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Cours Reacuteseaux
Universiteacute de Perpignan
Chapitre 5 La couche liaison
Ouvrage de reacutefeacuterence Analyse Structureacutee des Reacuteseaux J Kurose amp K Ross Pearson EducationPage web du cours httppersouniv-perpfrchristophenegreEnseignementsReseau
2
Chapter 5 La couche liaison
Buts Comprendre les principes de la couche liaison
Deacutetection et correction derreur Partage du canal de diffusion accegraves multiple adressage de la couche liaison transfert de donneacutees fiable controcircle de flux
instantiation et impleacutementation de plusieurs technologies de la couche liaison
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Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
4
Couche liaison Introduction
Quelques terminologies hocirctes et routeurs sont des noeuds Canaux de communication qui
connecte des noeuds adjacents le long du chemin de communication sont des liaisons
Liaisons cableacutes Liaisons sans fils LANs
Le nom du paquet de la couche liaison est la trame qui encapsule le datagramme de la couche reacuteseau
liaison
La couche liaison a la responsabiliteacutede transfeacuterer des datagrammes dun noeud agrave un noeud adjacent sur une liaison
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Couche liaison contexte
Un datagramme est transfeacutereacute par diffeacuterents protocoles de la couche liaison sur diffeacuterentes liaisons
eg Ethernet sur la premiegravere liaison frame relay sur les liaisons intermeacutediaires 80211 sur la derniegravere liaison
Chaque protocole de la couche liaison offre differents services
eg offre ou pas un rdt (transfert de donneacutee fiable) sur la liaison
Analogie avec le transport Voyage de Princeton a
Lausanne limo de Princeton agrave JFK avion de JFK a Genegraveve train de Genegraveve a Lausanne
touriste = datagramme Segment de transport = liaison
de communication Mode de transport =protocole de
la couche liaison Agent de voyage = algorithme
de routage
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Couche liaison services
Tramage accegraves agrave la liaison Encapsule un datagramme dans une trame ajoute une entecircte
et un marqueur de fin de trame
Accegraves au canal si le support physique est partageacute Adresses ldquoMACrdquo utiliseacutees dans les entecirctes des trames pour
identifier la source et le destinataire ndash Diffeacuterentes des adresses IP
Transfert fiable Nous savons deacutejagrave faire ccedila (Chapitre 3) Rarement utiliseacute sur des supports fiables (fibre optique certaines
paires torsadeacutees) Liaison sans fil taux derreur important
ndash Q Pourquoi agrave la fois une fiabiliteacute au niveau liaison et une fiabiliteacute de bout en bout
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Controcircle de flux Entente sur le flux entre un noeud expeacutediteur et un noeud
destinataire adjacent
Deacutetection derreur Erreurs causeacutees par une atteacutenuation du signal ou du bruit Le destinataire deacutetecte la preacutesence derreurs
ndash Avertit lexpeacutediteur pour quil le retransmette ou rejette la trame
Correction derreur Le destinataire identifie et corrige des bits erroneacutes sans avoir
besoin dune retransmission Semi-duplex et duplex-total
Avec une liaison en semi-duplex les noeuds aux deux bouts du lien peuvent transmettrent mais pas en mecircme temps
Couche liaison services (suite)
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Adapateurs Communiquants
La couche reacuteseau est implanteacutee dans un ldquoadapteurrdquo (aussi connu comme NIC)
Carte Ethernet carte PCMCI carte 80211
Cocircte expeacutediteur Encapsule le datagramme dans
une trame Ajoute des bits de deacutetection
derreur rdt controcircle de flux etc
Cocircteacute destinataire Cherche des erreurs rdt
controcircle de flux etc Extrait le datagramme et le
passe au noeud destinataire Ladaptateur est semi-
autonome Liaison amp couche physique
Noeudexpeacutediteur
trame
noeuddestinataire
datagramme
trame
adaptateur adaptateur
protocole de couche reacuteseau
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Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
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Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
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Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
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Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
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Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
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CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
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Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
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Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
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Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
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Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
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Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
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Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
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Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
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Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
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Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
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Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
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Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
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ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
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Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
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CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
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Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
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CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
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CSMACD (deacutetection de collision)
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Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
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Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
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Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
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Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
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Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
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Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
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Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
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ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
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Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
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A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
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Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
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Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
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Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
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Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
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Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
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Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
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Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
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Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
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10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
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Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
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Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
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Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
2
Chapter 5 La couche liaison
Buts Comprendre les principes de la couche liaison
Deacutetection et correction derreur Partage du canal de diffusion accegraves multiple adressage de la couche liaison transfert de donneacutees fiable controcircle de flux
instantiation et impleacutementation de plusieurs technologies de la couche liaison
3
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
4
Couche liaison Introduction
Quelques terminologies hocirctes et routeurs sont des noeuds Canaux de communication qui
connecte des noeuds adjacents le long du chemin de communication sont des liaisons
Liaisons cableacutes Liaisons sans fils LANs
Le nom du paquet de la couche liaison est la trame qui encapsule le datagramme de la couche reacuteseau
liaison
La couche liaison a la responsabiliteacutede transfeacuterer des datagrammes dun noeud agrave un noeud adjacent sur une liaison
5
Couche liaison contexte
Un datagramme est transfeacutereacute par diffeacuterents protocoles de la couche liaison sur diffeacuterentes liaisons
eg Ethernet sur la premiegravere liaison frame relay sur les liaisons intermeacutediaires 80211 sur la derniegravere liaison
Chaque protocole de la couche liaison offre differents services
eg offre ou pas un rdt (transfert de donneacutee fiable) sur la liaison
Analogie avec le transport Voyage de Princeton a
Lausanne limo de Princeton agrave JFK avion de JFK a Genegraveve train de Genegraveve a Lausanne
touriste = datagramme Segment de transport = liaison
de communication Mode de transport =protocole de
la couche liaison Agent de voyage = algorithme
de routage
6
Couche liaison services
Tramage accegraves agrave la liaison Encapsule un datagramme dans une trame ajoute une entecircte
et un marqueur de fin de trame
Accegraves au canal si le support physique est partageacute Adresses ldquoMACrdquo utiliseacutees dans les entecirctes des trames pour
identifier la source et le destinataire ndash Diffeacuterentes des adresses IP
Transfert fiable Nous savons deacutejagrave faire ccedila (Chapitre 3) Rarement utiliseacute sur des supports fiables (fibre optique certaines
paires torsadeacutees) Liaison sans fil taux derreur important
ndash Q Pourquoi agrave la fois une fiabiliteacute au niveau liaison et une fiabiliteacute de bout en bout
7
Controcircle de flux Entente sur le flux entre un noeud expeacutediteur et un noeud
destinataire adjacent
Deacutetection derreur Erreurs causeacutees par une atteacutenuation du signal ou du bruit Le destinataire deacutetecte la preacutesence derreurs
ndash Avertit lexpeacutediteur pour quil le retransmette ou rejette la trame
Correction derreur Le destinataire identifie et corrige des bits erroneacutes sans avoir
besoin dune retransmission Semi-duplex et duplex-total
Avec une liaison en semi-duplex les noeuds aux deux bouts du lien peuvent transmettrent mais pas en mecircme temps
Couche liaison services (suite)
8
Adapateurs Communiquants
La couche reacuteseau est implanteacutee dans un ldquoadapteurrdquo (aussi connu comme NIC)
Carte Ethernet carte PCMCI carte 80211
Cocircte expeacutediteur Encapsule le datagramme dans
une trame Ajoute des bits de deacutetection
derreur rdt controcircle de flux etc
Cocircteacute destinataire Cherche des erreurs rdt
controcircle de flux etc Extrait le datagramme et le
passe au noeud destinataire Ladaptateur est semi-
autonome Liaison amp couche physique
Noeudexpeacutediteur
trame
noeuddestinataire
datagramme
trame
adaptateur adaptateur
protocole de couche reacuteseau
9
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
10
Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
3
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
4
Couche liaison Introduction
Quelques terminologies hocirctes et routeurs sont des noeuds Canaux de communication qui
connecte des noeuds adjacents le long du chemin de communication sont des liaisons
Liaisons cableacutes Liaisons sans fils LANs
Le nom du paquet de la couche liaison est la trame qui encapsule le datagramme de la couche reacuteseau
liaison
La couche liaison a la responsabiliteacutede transfeacuterer des datagrammes dun noeud agrave un noeud adjacent sur une liaison
5
Couche liaison contexte
Un datagramme est transfeacutereacute par diffeacuterents protocoles de la couche liaison sur diffeacuterentes liaisons
eg Ethernet sur la premiegravere liaison frame relay sur les liaisons intermeacutediaires 80211 sur la derniegravere liaison
Chaque protocole de la couche liaison offre differents services
eg offre ou pas un rdt (transfert de donneacutee fiable) sur la liaison
Analogie avec le transport Voyage de Princeton a
Lausanne limo de Princeton agrave JFK avion de JFK a Genegraveve train de Genegraveve a Lausanne
touriste = datagramme Segment de transport = liaison
de communication Mode de transport =protocole de
la couche liaison Agent de voyage = algorithme
de routage
6
Couche liaison services
Tramage accegraves agrave la liaison Encapsule un datagramme dans une trame ajoute une entecircte
et un marqueur de fin de trame
Accegraves au canal si le support physique est partageacute Adresses ldquoMACrdquo utiliseacutees dans les entecirctes des trames pour
identifier la source et le destinataire ndash Diffeacuterentes des adresses IP
Transfert fiable Nous savons deacutejagrave faire ccedila (Chapitre 3) Rarement utiliseacute sur des supports fiables (fibre optique certaines
paires torsadeacutees) Liaison sans fil taux derreur important
ndash Q Pourquoi agrave la fois une fiabiliteacute au niveau liaison et une fiabiliteacute de bout en bout
7
Controcircle de flux Entente sur le flux entre un noeud expeacutediteur et un noeud
destinataire adjacent
Deacutetection derreur Erreurs causeacutees par une atteacutenuation du signal ou du bruit Le destinataire deacutetecte la preacutesence derreurs
ndash Avertit lexpeacutediteur pour quil le retransmette ou rejette la trame
Correction derreur Le destinataire identifie et corrige des bits erroneacutes sans avoir
besoin dune retransmission Semi-duplex et duplex-total
Avec une liaison en semi-duplex les noeuds aux deux bouts du lien peuvent transmettrent mais pas en mecircme temps
Couche liaison services (suite)
8
Adapateurs Communiquants
La couche reacuteseau est implanteacutee dans un ldquoadapteurrdquo (aussi connu comme NIC)
Carte Ethernet carte PCMCI carte 80211
Cocircte expeacutediteur Encapsule le datagramme dans
une trame Ajoute des bits de deacutetection
derreur rdt controcircle de flux etc
Cocircteacute destinataire Cherche des erreurs rdt
controcircle de flux etc Extrait le datagramme et le
passe au noeud destinataire Ladaptateur est semi-
autonome Liaison amp couche physique
Noeudexpeacutediteur
trame
noeuddestinataire
datagramme
trame
adaptateur adaptateur
protocole de couche reacuteseau
9
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
10
Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
4
Couche liaison Introduction
Quelques terminologies hocirctes et routeurs sont des noeuds Canaux de communication qui
connecte des noeuds adjacents le long du chemin de communication sont des liaisons
Liaisons cableacutes Liaisons sans fils LANs
Le nom du paquet de la couche liaison est la trame qui encapsule le datagramme de la couche reacuteseau
liaison
La couche liaison a la responsabiliteacutede transfeacuterer des datagrammes dun noeud agrave un noeud adjacent sur une liaison
5
Couche liaison contexte
Un datagramme est transfeacutereacute par diffeacuterents protocoles de la couche liaison sur diffeacuterentes liaisons
eg Ethernet sur la premiegravere liaison frame relay sur les liaisons intermeacutediaires 80211 sur la derniegravere liaison
Chaque protocole de la couche liaison offre differents services
eg offre ou pas un rdt (transfert de donneacutee fiable) sur la liaison
Analogie avec le transport Voyage de Princeton a
Lausanne limo de Princeton agrave JFK avion de JFK a Genegraveve train de Genegraveve a Lausanne
touriste = datagramme Segment de transport = liaison
de communication Mode de transport =protocole de
la couche liaison Agent de voyage = algorithme
de routage
6
Couche liaison services
Tramage accegraves agrave la liaison Encapsule un datagramme dans une trame ajoute une entecircte
et un marqueur de fin de trame
Accegraves au canal si le support physique est partageacute Adresses ldquoMACrdquo utiliseacutees dans les entecirctes des trames pour
identifier la source et le destinataire ndash Diffeacuterentes des adresses IP
Transfert fiable Nous savons deacutejagrave faire ccedila (Chapitre 3) Rarement utiliseacute sur des supports fiables (fibre optique certaines
paires torsadeacutees) Liaison sans fil taux derreur important
ndash Q Pourquoi agrave la fois une fiabiliteacute au niveau liaison et une fiabiliteacute de bout en bout
7
Controcircle de flux Entente sur le flux entre un noeud expeacutediteur et un noeud
destinataire adjacent
Deacutetection derreur Erreurs causeacutees par une atteacutenuation du signal ou du bruit Le destinataire deacutetecte la preacutesence derreurs
ndash Avertit lexpeacutediteur pour quil le retransmette ou rejette la trame
Correction derreur Le destinataire identifie et corrige des bits erroneacutes sans avoir
besoin dune retransmission Semi-duplex et duplex-total
Avec une liaison en semi-duplex les noeuds aux deux bouts du lien peuvent transmettrent mais pas en mecircme temps
Couche liaison services (suite)
8
Adapateurs Communiquants
La couche reacuteseau est implanteacutee dans un ldquoadapteurrdquo (aussi connu comme NIC)
Carte Ethernet carte PCMCI carte 80211
Cocircte expeacutediteur Encapsule le datagramme dans
une trame Ajoute des bits de deacutetection
derreur rdt controcircle de flux etc
Cocircteacute destinataire Cherche des erreurs rdt
controcircle de flux etc Extrait le datagramme et le
passe au noeud destinataire Ladaptateur est semi-
autonome Liaison amp couche physique
Noeudexpeacutediteur
trame
noeuddestinataire
datagramme
trame
adaptateur adaptateur
protocole de couche reacuteseau
9
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
10
Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
5
Couche liaison contexte
Un datagramme est transfeacutereacute par diffeacuterents protocoles de la couche liaison sur diffeacuterentes liaisons
eg Ethernet sur la premiegravere liaison frame relay sur les liaisons intermeacutediaires 80211 sur la derniegravere liaison
Chaque protocole de la couche liaison offre differents services
eg offre ou pas un rdt (transfert de donneacutee fiable) sur la liaison
Analogie avec le transport Voyage de Princeton a
Lausanne limo de Princeton agrave JFK avion de JFK a Genegraveve train de Genegraveve a Lausanne
touriste = datagramme Segment de transport = liaison
de communication Mode de transport =protocole de
la couche liaison Agent de voyage = algorithme
de routage
6
Couche liaison services
Tramage accegraves agrave la liaison Encapsule un datagramme dans une trame ajoute une entecircte
et un marqueur de fin de trame
Accegraves au canal si le support physique est partageacute Adresses ldquoMACrdquo utiliseacutees dans les entecirctes des trames pour
identifier la source et le destinataire ndash Diffeacuterentes des adresses IP
Transfert fiable Nous savons deacutejagrave faire ccedila (Chapitre 3) Rarement utiliseacute sur des supports fiables (fibre optique certaines
paires torsadeacutees) Liaison sans fil taux derreur important
ndash Q Pourquoi agrave la fois une fiabiliteacute au niveau liaison et une fiabiliteacute de bout en bout
7
Controcircle de flux Entente sur le flux entre un noeud expeacutediteur et un noeud
destinataire adjacent
Deacutetection derreur Erreurs causeacutees par une atteacutenuation du signal ou du bruit Le destinataire deacutetecte la preacutesence derreurs
ndash Avertit lexpeacutediteur pour quil le retransmette ou rejette la trame
Correction derreur Le destinataire identifie et corrige des bits erroneacutes sans avoir
besoin dune retransmission Semi-duplex et duplex-total
Avec une liaison en semi-duplex les noeuds aux deux bouts du lien peuvent transmettrent mais pas en mecircme temps
Couche liaison services (suite)
8
Adapateurs Communiquants
La couche reacuteseau est implanteacutee dans un ldquoadapteurrdquo (aussi connu comme NIC)
Carte Ethernet carte PCMCI carte 80211
Cocircte expeacutediteur Encapsule le datagramme dans
une trame Ajoute des bits de deacutetection
derreur rdt controcircle de flux etc
Cocircteacute destinataire Cherche des erreurs rdt
controcircle de flux etc Extrait le datagramme et le
passe au noeud destinataire Ladaptateur est semi-
autonome Liaison amp couche physique
Noeudexpeacutediteur
trame
noeuddestinataire
datagramme
trame
adaptateur adaptateur
protocole de couche reacuteseau
9
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
10
Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
6
Couche liaison services
Tramage accegraves agrave la liaison Encapsule un datagramme dans une trame ajoute une entecircte
et un marqueur de fin de trame
Accegraves au canal si le support physique est partageacute Adresses ldquoMACrdquo utiliseacutees dans les entecirctes des trames pour
identifier la source et le destinataire ndash Diffeacuterentes des adresses IP
Transfert fiable Nous savons deacutejagrave faire ccedila (Chapitre 3) Rarement utiliseacute sur des supports fiables (fibre optique certaines
paires torsadeacutees) Liaison sans fil taux derreur important
ndash Q Pourquoi agrave la fois une fiabiliteacute au niveau liaison et une fiabiliteacute de bout en bout
7
Controcircle de flux Entente sur le flux entre un noeud expeacutediteur et un noeud
destinataire adjacent
Deacutetection derreur Erreurs causeacutees par une atteacutenuation du signal ou du bruit Le destinataire deacutetecte la preacutesence derreurs
ndash Avertit lexpeacutediteur pour quil le retransmette ou rejette la trame
Correction derreur Le destinataire identifie et corrige des bits erroneacutes sans avoir
besoin dune retransmission Semi-duplex et duplex-total
Avec une liaison en semi-duplex les noeuds aux deux bouts du lien peuvent transmettrent mais pas en mecircme temps
Couche liaison services (suite)
8
Adapateurs Communiquants
La couche reacuteseau est implanteacutee dans un ldquoadapteurrdquo (aussi connu comme NIC)
Carte Ethernet carte PCMCI carte 80211
Cocircte expeacutediteur Encapsule le datagramme dans
une trame Ajoute des bits de deacutetection
derreur rdt controcircle de flux etc
Cocircteacute destinataire Cherche des erreurs rdt
controcircle de flux etc Extrait le datagramme et le
passe au noeud destinataire Ladaptateur est semi-
autonome Liaison amp couche physique
Noeudexpeacutediteur
trame
noeuddestinataire
datagramme
trame
adaptateur adaptateur
protocole de couche reacuteseau
9
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
10
Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
7
Controcircle de flux Entente sur le flux entre un noeud expeacutediteur et un noeud
destinataire adjacent
Deacutetection derreur Erreurs causeacutees par une atteacutenuation du signal ou du bruit Le destinataire deacutetecte la preacutesence derreurs
ndash Avertit lexpeacutediteur pour quil le retransmette ou rejette la trame
Correction derreur Le destinataire identifie et corrige des bits erroneacutes sans avoir
besoin dune retransmission Semi-duplex et duplex-total
Avec une liaison en semi-duplex les noeuds aux deux bouts du lien peuvent transmettrent mais pas en mecircme temps
Couche liaison services (suite)
8
Adapateurs Communiquants
La couche reacuteseau est implanteacutee dans un ldquoadapteurrdquo (aussi connu comme NIC)
Carte Ethernet carte PCMCI carte 80211
Cocircte expeacutediteur Encapsule le datagramme dans
une trame Ajoute des bits de deacutetection
derreur rdt controcircle de flux etc
Cocircteacute destinataire Cherche des erreurs rdt
controcircle de flux etc Extrait le datagramme et le
passe au noeud destinataire Ladaptateur est semi-
autonome Liaison amp couche physique
Noeudexpeacutediteur
trame
noeuddestinataire
datagramme
trame
adaptateur adaptateur
protocole de couche reacuteseau
9
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
10
Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
8
Adapateurs Communiquants
La couche reacuteseau est implanteacutee dans un ldquoadapteurrdquo (aussi connu comme NIC)
Carte Ethernet carte PCMCI carte 80211
Cocircte expeacutediteur Encapsule le datagramme dans
une trame Ajoute des bits de deacutetection
derreur rdt controcircle de flux etc
Cocircteacute destinataire Cherche des erreurs rdt
controcircle de flux etc Extrait le datagramme et le
passe au noeud destinataire Ladaptateur est semi-
autonome Liaison amp couche physique
Noeudexpeacutediteur
trame
noeuddestinataire
datagramme
trame
adaptateur adaptateur
protocole de couche reacuteseau
9
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
10
Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
9
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
10
Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
10
Deacutetection derreur
EDC= bits dErreur Detection et de Correction (redondance)D = Donneacutee proteacutegeacutee par la deacutetection derreur peut inclure
les champs dentecircte
La deacutetection derreur nest pas a 100 sucircrebull Le protocole peut ne pas deacutetecter certaines erreurs mais rarementbull Un champs EDC permet en geacuteneacuteral une meilleure deacutetection et une meilleure correction
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
11
Deacutetection par bits de pariteacute
Simple bit de pariteacuteDeacutetecter un simple bit derreurs
Bits de pariteacute bidimentionnelDeacutetecte et corrige un bit derreurs
0 0
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
12
Somme de controcircle dinternet
Expeacutediteur Traite du contenu des
segments comme des seacutequences dentier de 16-bits
Somme de controcircle addition (somme compleacutementeacutee agrave 1) du contenu des segments
Lexpeacutediteur met la valeur de somme de controcircle dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo UDP
Destinataire Calcule la somme de controcircle du
segment reccedilu Veacuterifie si la valeur calculeacutee est eacutegal
agrave la valeur dans le champs ldquosomme de controcirclerdquo
NON ndash une erreur est deacutetecteacutee OUI ndash pas derreur deacutetecteacutee
Mais peut-ecirctre y a t il des erreurs tout de mecircme cf Plus tard hellip
But deacutetecter des ldquoerreursrdquo (eg bits inverseacutes) dans les segments transmis (notons quon lutilise uniquement dans la couche transport)
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
13
Les bits de donneacutees D sont vus comme un nombre (polynocircme) binaire Choisir un motif de longueur r+1 (polynocircme geacuteneacuterateur) G But choisir r bits CRC R tels que
ltDRgt vu comme un polynocircme soit exactement divisible par G (modulo 2) Le destinataire connaicirct G divise ltDRgt par G Si le reste est non-nul alors
une erreur est deacutetecteacutee Peut deacutetecter toute les erreurs infeacuterieures agrave r+1 bits
Tregraves reacutepandue (ATM HDCL)
Somme de controcircle Cyclic Redundancy Check (CRC)
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
14
CRC Exemple
On veut
D2r XOR R = nGEacutequivalent agrave
D2r = nG XOR R Eacutequivalent agrave
si on divise D2r par G on veut le reste R
R = reste[ ]D2r
G
Geacuteneacuterateur Bit de donneacutees
Reste
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
15
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
16
Protocoles drsquoaccegraves multiple
Deux types de ldquoliensrdquo point-agrave-point
PPP pour accegraves par dial-up Lien point-agrave-point entre un switchpont Ethernet et un hocircte
diffusion (partage dun cacircble ou mateacuteriel) Vieille version dEthernet upstream HFC LAN 80211 sans fil
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
17
Protocoles daccegraves multiple
Canal de communication unique partageacute Deux ou plusieurs transmissions simultaneacutees par noeud interfeacuterence
Seul un noeud peut agrave un instant donneacute envoyer des donneacutees avec succegraves
Protocole drsquoaccegraves multiple Algorithme distribueacute qui deacutetermine comment les stations partagent un
canal Les communications entre les stations doivent utiliser le canal lui-
mecircme Caracteacuteristiques du protocole
ndash synchrone ou asynchronendash information neacutecessaire aux autres stationsndash robustesse (aux erreurs du canal) ndash performance
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
18
Protocole daccegraves multiple ideacuteal
Canal de diffusion de taux R bps1 Lorsquun noeud veut transmettre il peut transmettre agrave un
taux R
2 Lorsque M noeuds veulent transmettre chacun transmet en moyenne agrave un taux de RM
3 Totalement deacutecentraliseacute Pas de noeud speacutecial qui coordonne les transmissions Pas de synchronisations des horloges des intervalles de
temps
4 Simple
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
19
Taxonomie des protocoles drsquoaccegraves multiple
Trois grandes classes Partage de canal
Division du canal en petits bouts (temps freacutequence code) Allocation de ressource dans un noeud pour une utilisation
exclusive Accegraves aleacuteatoire
Permet les collisions Doit reacuteagir face aux collisions
ldquoOn attend son tourrdquo Coordination de lrsquoaccegraves au meacutedia partageacute pour eacuteviter les
collisions
But efficace eacutequitable simple deacutecentraliseacute
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
20
Protocoles agrave partage de canal TDMA
TDMA Time Division Multiple Access Accegraves au canal agrave tour de rocircle Chaque station obtient un slot de temps de longueur fixeacutee
agrave chaque tour Les slots inutiliseacutes sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets slots
256 endormie
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
21
Protocoles agrave partage de canal FDMA
FDMA frequency division multiple access Le spectre est diviseacute en plusieurs freacutequences Une freacutequence est assigneacutee agrave chaque station Les freacutequences inutiliseacutees sont en attente exemple 6 stations LAN 134 ont des paquets les
freacutequences 256 sont endormies
frequen
cy b
ands
temps
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
22
Protocoles drsquoaccegraves aleacuteatoire
Lorsqursquoun noeud a un paquet agrave envoyer Transmission au taux maximal R des capaciteacutes du canal Pas de coordination entre les noeuds
Si deux ou + des noeuds transmettent en mecircme tps =gt ldquocollisionrdquo
Le protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire speacutecifie Comment deacutetecter les collisions Comment reacuteagir face aux collisions (exp transmission
retardeacutee) Exemples de protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire
ALOHA agrave allocation temporelle ALOHA CSMA et CSMACD
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
23
Aloha agrave allocation temporelle
Hypothegraveses Toutes les trames sont de mecircme
taille Le temps est diviseacute en intervalle
de mecircme taille = au temps de transmission dune trame
Un noeud commence a transmettre des trames seulement au commencement dun intervalle
Les noeuds sont synchroniseacutes Si deux noeuds ou plus
transmettent dans un intervalle tous les noeuds deacutetectent une collision
Opeacuterations Lorsquun noeud obtient un
trame fraicircche il la transmet lors du prochain intervalle de temps
Sil ny a pas de collision le noeud peut transmettre une nouvelle trame dans lintervalle suivant
Sil y a collision le noeud retransmet la trame dans chaque intervalle ulteacuterieur avec une probabiliteacute p jusquagrave ce que la transmission reacuteussisse
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
24
Aloha agrave allocation temporelle
Intervalle Succegraves (S) Collision (C) Vide (E)
Aspects positifs Un seul noeud actif peut
transmettre continucircment agrave un taux de transmission plein
Hautement deacutecentraliseacute seulement les intervalles de temps dans les noeuds doivent ecirctre deacutecentraliseacutes
Simple
Aspects neacutegatifs
Collisions des intervalles gaspilleacutes
Des intervalles inutiles Les noeuds peuvent deacutetecter
une collision en moins de temps que la dureacutee de transmission
Synchronisation dhorloge
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
25
Efficaciteacute de Aloha avec allocation temporelle
Q Quelle est le taux drsquoutilisation maximum
R Supposons que lrsquoon a N stations Chacune transmet dans un intervalle avec une probabiliteacute p La probabiliteacute de transmission reacuteussie S est
par un noeud isoleacute S= p (1-p)(N-1)
pour la totaliteacute des N noeuds
S = Prob (qursquoun seul transmette)
= N p (1-p)(N-1)
choix de lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1e
= 37 lorsque n -gt infinie
Au mieux le canal est utiliseacute pour 37 de transmissions utile
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
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Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
26
ALOHA ldquopurrdquo
Aloha pur plus simple pas de synchronisation Les paquets qui ont besoin decirctre transmission
Envoyeacutes sans attendre le deacutebut drsquoun intervalle hellip mais la probabiliteacute de collision augmente
Paquet envoyeacute agrave t0 entre en collision avec les autres paquets envoyeacutes dans lintervalle [t0-1 t0+1]
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
27
Aloha ldquopurrdquo
P(succegraves pour un noeud) = P(transmission drsquoun noeud)
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
P(aucun noeud ne transmette [p0-1p0] )
= p (1-p) (1-p)
P(succegraves pour chacun des N noeuds) = N p (1-p) (1-p)
hellip lrsquooptimum p lorsque N -gt infinie
= 1(2e) = 18
S =
deacutebit
= ldquo
bon p
aquetrdquo
(
taux d
e s
ucc
egraves)
G = charge = Np05 10 15 20
01
02
03
04
Aloha ldquopurrdquo
Aloha agrave allocationtemporelle
Le protocole contraint le deacutebit ducanal
N-1 N-1
N-1N-1
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
28
CSMA Carrier Sense Multiple Access
CSMA on eacutecoute avant de transmettre Si le canal est en attente on transmet le paquet complet Si le canal est occupeacute on remet la transmission agrave plus tard
CSMA persistant on reacuteeacutessaie immeacutediatement avec une probabiliteacute p lorsque le canal est libre
CSMA non-persistant reacuteeacutessaie apregraves un nombre aleacuteatoire drsquointervalle Analogie humaine on nrsquointerrompt pas les autres
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
29
Collisions CSMA
Des collisions peuvent se produirentDeux noeuds peuvent ne pas srsquoapercevoir de la transmission de lrsquoautre
CollisionLe temps de transmission du paquet perdue
Vision spacial des noeuds sur ethernet
NoteRocircle de la distance et du temps de propagation dans la deacutetermination de la probabiliteacute de collision
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
30
CSMACD (Deacutetection de Collision)
CSMACD deacutetection de porteuse Collisions deacutetecteacutees dans un temps tregraves court En cas de collision la transmission est interrompue =gt reacuteduit la
perte du canal Retransmission persistante ou non-persistante
Deacutetection de collisions Facile dans les LAN filaires mesure de la force du signal
comparaison des transmissions reacuteception des signaux Difficile dans les LAN sans-fils le reacutecepteur srsquoarrecircte lors de la
transmission Analogie humaine la politesse
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
31
CSMACD (deacutetection de collision)
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
32
Protocole agrave partage de ressources
Protocole agrave partage de canal Partage efficace drsquoun canal pour de fortes charges Inefficace pour des charges faibles temps drsquoaccegraves au
canal 1N bande passante alloueacutee mecircme si un seul noeud est actif
Protocole drsquoaccegraves aleacuteatoire Efficace pour des faibles charges un seul noeud peut
utiliser complegravetement le canal Fortes charges surcoucirct lieacute aux collisions
Protocole agrave partage de ressourcesOn recherche le meilleur des deux
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
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Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
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Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
33
Protocole agrave partage de ressources
Invitation Noeud maicirctre ldquoinviterdquo les
noeuds esclaves agrave transmettre agrave leur tour
Neacutecessite lrsquoenvoie de messages drsquoinvitation
Problegravemes Surcoucirct lieacute agrave la technique Latence Point sensible (le maicirctre)
Jetons Le controcircle passe drsquoun noeud
agrave un autre seacutequenciellement Passage drsquoun jeton Problegravemes
Surcoucirct lieacute au jeton Latence
Point sensible (le jeton)
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
34
Reacutesumeacute des protocoles MAC
Que fait-on avec un canal partageacute Canal diviseacute en temps en freacutequence ou par un
code (voir reacuteseau Wifi) Accegraves aleacuteatoire
ndash ALOHA ALOHA pur CSMA CSMACDndash Deacutetection de porteuse facile avec certaine techno
(filaire) plus difficile avec drsquoautre (sans fils)ndash CSMACD utiliseacute par lrsquoEthernet
Partage de ressourcesndash Invitation drsquoun noeud central passage drsquoun jeton
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
35
Chapitre 5 La couche liaison
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
36
Adresses LAN et ARP
IP 32 bits Adresse de couche reacuteseau Utiliseacutee pour envoyer le datagramme jusqursquoagrave sa
destination
Adresse LAN (ou MAC ou physique) Utiliseacutee pour envoyer le datagramme drsquoune interface agrave une
autre connecteacutee physiquement (sur le mecircme reacuteseau) Adresse MAC sur 48 bits
inscrite en dur dans la ROM de lrsquoadaptateur reacuteseau
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
37
Adresses LAN et ARP
Chaque adaptateur sur le LAN a une unique adresse LAN
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cacircbleacute ounon)
Addresse de diffusion=FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptateur
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
38
Adresses LAN
Lrsquoallocation des adresses MAC est geacutereacutee par IEEE Les fabricants achegravetent une portion de lrsquoespace des
adresses MAC (pour assurer lrsquouniciteacute) Analogie
(a) adresses MAC Ndeg seacutecuriteacute social
(b) adresse IP adresse postale Portabiliteacute des MAC
On peut bouger une carte LAN drsquoun LAN sur un autre Les IP sont hieacuterarchiques et non portable
Elles deacutependent du reacuteseau sur lesquelles elles se trouvent
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
39
ARP Address Resolution Protocol
Chaque noeud IP (Hocircte Routeur) sur un LAN a une table ARP
Table ARP correspondance des adresses IPMAC pour certains noeuds du LAN
lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live) temps
apregraves lequel ladresse sera oublieacutee (typiquement 20 min)
Questioncomment deacuteterminer ladresse MAC de B agrave partir de son adresse IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
40
Protocole ARP sur le mecircme LAN (reacuteseau)
A veut envoyer un datagramme agrave B mais ladresse MAC de B nest pas dans la table ARP de A
A diffuse alors un paquet contenant une requecircte ARP ie qui contient ladresse IP de B
Adresse MAC de dest = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Toutes les machines sur le LAN reccediloivent la requecircte ARP
B reccediloit le paquet ARP et reacutepond agrave A avec son adresse MAC
Trame envoyeacutee agrave ladresse MAC de A
A met en meacutemoire la paire dadresse IP-MAC dans sa table ARP jusquagrave ce que cette information soit peacuterimeacutee
Etat temporaire information qui se peacuterime sauf si elle est rafraicircchie
ARP est ldquoplug-and-playrdquo Les noeud creacutee leur table ARP
sans lintervention de ladministrateur
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
41
Routage vers un autre LANEnvoi dun datagramme de A agrave B via R
Supposons que A connaisse ladresse IP de B
A
R B Deux tables ARP dans le routeur R un pour chaque reacuteseau IP (LAN) Dans la table de routage de lhocircte source il y a le routeur
111111111110 Dans la table ARP agrave la source lhocircte trouve ladresse MAC E6-E9-
00-17-BB-4B correspondant a 111111111110 etc
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
42
A creacutee un datagramme de source A et de dest B A utilise lARP pour obtenir ladresse MAC de R pour l IP 111111111110 A creacutee une trame de couche liaison avec ladresse MAC de R comme destinataire
la trame contient le datagramme IP A-vers-B adaptateur de A envoie la trame Adaptateur de R reccediloit la trame R recupegravere le datagrame IP datagram de la trame Ethernet voit quil est destineacute agrave B R utilise lARP pour avoir ladresse MAC de B R creacutee une trame contenant le datagramme IP A-vers-B IP et lenvoie a B
A
RB
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
43
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services 52 Deacutetection derreur et
correction 53 Protocole daccegraves
multiple 54 Adressage de la couche
liaison 55 Ethernet
Ethernet
Hubs et switches
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
44
Ethernet
Techno qui domine les LAN Pas chegravere 10euro pour 100Mbs Premiegravere techno LAN qui a domineacute les marcheacutes Simple moins chegravere que les LAN agrave jetons ougrave ATM Gardeacute au goucirct du jour avec des vitesses 10 100 1000 Mbps
Systegraveme original de Bob MetCalfe qui a Conduit au Standard Ethernet 10Base5
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
45
Topologie en eacutetoile
Topologie en bus populaire au milieu des anneacutees 90 Cacircble coaxial 10Mbs
Reacutepeacutetiteur connecte les diffeacuterentes stations sur le bus
Maintenant la topologie en eacutetoile preacutedomine Choix de connexion hub ou switch (voir plus tard)
hub ouswitch
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
46
Structure drsquoune trame Ethernet
Lrsquoadaptateur encapsule les datagrammes IP (ou autre) dans des trames Ethernet
Preacuteambule 7 octets avec le motif 10101010 suivit drsquoun octet avec le
motif 10101011 Utiliseacute pour synchroniser les horloges et les taux de
transfert de lrsquoexpeacutediteur et du reacutecepteur
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
47
Structure drsquoune trame Ethernet
Adresses 6 octets la trame est reccedilue par tout les adaptateurs du LAN et jeteacutee si lrsquoadresse ne correspond pas
Type indique un protocole de plus haut niveau (souvent IP mais drsquoautres protocoles sont supporteacutes comme Novell IPX ou AppleTalk)
CRC veacuterifieacute par le reacutecepteur si une erreur deacutetecteacutee alors la trame est rejeteacutee
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
48
Service sans connexion et non-fiable
Sans connexion pas de poigneacutee de main entre les adaptateurs expeacutediteur et destinataire
Non-fiable ladapteur destinataire nenvoie pas daccuseacutes
de reacuteception (ACK) ou de mauvaise reacuteception (NACK) Le fil de datagrammes passeacutes agrave la couche reacuteseau peut avoir
des trous Les eacutecarts seront combler si lapplication utilise TCP Autrement lapplication verra les trouspaquets manquant
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
49
Algorithme CSMACD dEthernet
1 Adaptateur reccediloit un datagramme en provenance de la couche reacuteseau amp creacutee une trame
2 Si ladaptateur sent que le canal est disponible (eacutecoute durant 96 tps de trans de bit) il commence agrave transmettre la trame Si il sent que le canal est occupeacute il attend jusquagrave ce que le canal se libegravere et transmet ensuite la trame
3 Si ladaptateur transmet entiegraverement une trame sans deacutetecter une autre transmission alors ladaptateur en a fini avec la trame
4 Si ladaptateur deacutetecte une autre transmission lorsquil transmet il stoppe instaneacutement la transmission et envoie un signal de brouillage
5 Apregraves linterruption ladaptateur entre dans une attente exponentielle apres la m-egraveme collision ladaptateur choisit un entier K au hasard dans 012hellip2m-1 Ladaptateur attend K512 fois le temps de transmission de bit et retourne agrave leacutetape 2
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
50
Ethernet CSMACD (suite)
Signal de bouilllage sassure que tous les autres adaptateurs sont au courant de la collision (48 bits)
Temps de transm dun bit 1 microsec pour ethernet 10 Mbpset si K=1023 lattente est de 50 msec
Attente exponentielle But adapte la tentative de
retransmission agrave la charge estimeacutee du canal
Lourde charge lattente aleacuteatoire sera plus longue
1ere collision on choisit K dans 01 le deacutelai est de K 512 transmission dun bit
Apregraves la seconde collision le choix de K est dans 0123hellip
Apregraves dix collisions K est choisi dans 01234hellip1023
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
51
Efficicaciteacute du CSMACD
tprop = propagation maximale entre 2 noeuds sur le LAN
ttrans = temps de transmettre une trame de taille maximale
Efficacite tend vers 1 lorsque tprop tend vers 0
Tend vers 1 lorsque ttrans tend vers linfini
Bien mieux que ALOHA mais reste decentralise simple pas cher
effic acite=1
1+5t prop t trans
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
52
10BaseT and 100BaseT
Taux de 10100 Mbps plus tard appelleacute ldquoethernet rapiderdquo T signifie Paire Torsadeacutee Noeuds connecteacutes agrave un hub ldquotopologie en eacutetoiderdquo 100 m
de distance maximale entre un noeud et le hub between nodes and hub
Paire torsadeacutee
hub
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
53
Hubs (concentrateurs)
Les hubs sont essentiellement des reacutepeacuteteurs au niveau de la couche physique
Les bits viennent dun lien et sont reacutepeacuteteacutes sur dautres liens La reacutepeacutetition se fait au mecircme taux Pas de mise en tamponmeacutemoire Pas de CSMACD au niveau du hub seuls les adaptateurs
deacutetectent les collisions Procure des fonctionnaliteacutes dadministration
Paire torsadeacutee
hub
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
54
Codage de Manchester
Utiliseacute en 10BaseT Chaque bit a une transition (vers le haut pour 0 et le bas pour 1) Permet aux horloges des noeuds expeacutediteurs et destinataires de
se synchroniser les uns aux autres Pas besoin dune horloge centraliseacutee parmi les noeuds
Ca concerne en fait la couche physique
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
55
Ethernet Gbit
Baseacute sur des trames Ethernet standard Permet une liaison point agrave point et de canaux de diffusion
partageacutes Recours au protocole CSMACD pour les canaux de
diffusion partageacutes La distance entre les noeuds doit ecirctre courte
Support de liaison Full-Duplex agrave 1 Gbps pour les liaisons en point agrave point
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
56
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
57
Interconnecter avec des hubs Une colonne verteacutebrale de hubs interconnecte des segments de LAN Elargit la distance maximale entre les noeuds Mais les segments individuels de collision devient un grand domaine de
collision Ne peut pas interconnecter des zone heacuteteacuterogegravenes 10BaseT amp 100BaseT
hub hubhub
hub
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
58
Ponts (ou switch)
Eacutequipement de la couche liaison traite des trames Ethernet examine les entecirctes des trames et retransmet les trames en fonction de leurs destinations
Les ponts isolent les domaines de collision vu qursquoil y a des tamons
Lorsqursquoune trame va ecirctre transmise sur un segment du reacuteseau ethernet le pont utilise CSMACD pour acceacuteder au canal
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
59
Ponts (ou switch)
Avantages du pont Isole les domaines de collision =gt deacutebit plus
important ne limite plus le nombre maximum de noeud ou la couverture geacuteographique
Peut connecter diffeacuterentes techno ethernet vu qursquoil y a un tampon
Transparent aucun changement neacutecessaire pour les adaptateurs des hocirctes du LAN
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
60
Transfertacheminement
bull Comment deacuteterminer sur lequel des segments LAN transfeacuterer une tramebull Ca ressemble agrave un problegraveme de routage
hub hubhub
pont1
2 3
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
61
Auto apprentissage
Un pont maintient une table la table de filtrage Une entreacutee dans une table de filtrage consiste en
(MAC Address Interface Empreinte de temps (TTL)) Entreacutees peacuterimeacutees dans la table sont eliminineacutees (TTL peut ecirctre
de 60 min) Les ponts apprennent quel hocircte est accessible et par
quelle interface Lorsquune trame est reccedilue le pont ldquoapprendrdquordquomeacutemoriserdquo la
location de lexpeacutediteur les segments LAN entrant Enregistre les expeacutediteur et leur localisation dans la table de
filtrage
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
62
Filtrage et reacuteexpedition
Lorsquun pont reccediloit une trame
La table de filtrage est indexeacutee sur ladresse de destination MAC
if entreacutee de destination est trouveacuteethen
if dest est la mecircme que segment de provenance then jeter la trame
else expeacutedier la trame sur linterface indiqueacutee
else inonder
Reexpedie sur toutes les interfaces sauf celle de provenance
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
63
Exemple de pont
Supposons que C envoie une trame a D
Le pont reccediloit la trame de C Enregistre dans la table de filtrage que C est accessible via
linterface 1 Parce D nest pas dans la table le pont reacuteexpedie la trame sur
linterface 2 et 3
La trame est alors reccedilue par D
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEG
1123
12 3
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
64
Exemple de pont (suite)
Supposons que D reacuteponde agrave C avec une trame
Le pont reccediloit la trame en provenance de D Enregistre dans la table de filtrage que D est accessible via
linterface 2 Parce que C est dans la table le pont transfert la trame sur
linterface 1 indiqueacutee dans la table de filtrage
La trame est alors reccedilue par C
hub
hub hub
pont
A
B CD
EF
G H
I
adresse interface
ABEGC
11231
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
65
Pont isolation du traffic Linstallation de pont divise le sous-reacuteseau en segment LAN Le pont filtre les paquets
mecircme-segment-LAN trame sont geacuteneacuteralement pas reacuteexpedieacutes sur dautres segments LAN
Les segments LAN deviennent des domaines de collision seacutepareacutes
hub hubhub
pont
Domaine de collision Domaine de collision
Domaine de collision
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
66
Pont accegraves deacutedieacute Pont avec plusieurs interfaces Un hocircte est directement
connecteacute au pont Pas de collisions entiegraverement
en duplex
Pont A-vers-Arsquo et B-vers-Brsquo simultaneacutement et sans collisions
pont
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
67
Un peu plus sur les ponts
Raccourci dans le pont les trames transfeacutereacutees du port dentreacutee vers le port de sortie sans collecter la trame en entier Legegravere reacuteduction dans la latence
Combinaison dinterfaces partageacuteesdeacutedieacutees 101001000 Mbps
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
68
Reacuteseau institutionel
hub hubhub
pont
Vers le reacuteseauexterne
routeur
Sous reacuteseau IP
Serveur mail
Serveur web
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
69
Ponts vs Routeurs
Tous deux des appareils de type charge-et-transmet Routeurs appareil de couche reacuteseau (examine lentecircte de la couche
reacuteseau) Le pont est un appareil de la couche liaison
Les routeurs maintiennent des tables de routage et impleacutementent des algorithmes de routage
Les ponts maintiennent des tables de filtrages impleacutemente le
filtrage et lalgorithme dapprentissage
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
70
Reacutesumeacute comparatif
hubs routeurs ponts
Isolation dutrafic
non oui oui
plug amp play oui non oui
routageoptimal
non oui non
raccourci oui non oui
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
71
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
72
Sans fil (Wifi) et reacuteseau mobile
Contexte Le nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone portable est maintenant
supeacuterieur au nombre dabonneacutes agrave un teacuteleacutephone fixe Reacuteseau dordinateur pc portables tablettes teacuteleacutephone internet
neacutecessitent agrave tout moment un accegraves internet sans fil Deux challenges importants (mais diffeacuterents)
Communication sur des liaisons sans fil Geacuterer les utilisateurs mobile qui bougent dun point dattache agrave un
autre point dattache sur le reacuteseau
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
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- Slide 26
- Slide 27
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- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
73
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Hocirctes sans fils PC portable PDA
teacuteleacutephone IP Lance des applications Peut ecirctre stationaire
(non-mobile) ou mobile Sans fil (wireless) ne
signifie pas toujours mobiliteacute
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
74
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Station de base connecteacute typiquement agrave
un reacuteseau cacircbleacute relais ndash responsable de
lenvoie les paquets entre reacuteseau cacircbleacute et les hocirctes sans fil dans sa zone eg antenne relais
80211 point daccegraves
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
75
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Laison sans fil Typiquement utiliseacutee pour
connecter des mobiles agrave la station base
aussi utiliseacute comme liaison dorsale
Protocole agrave daccegraves mutiple coordonne laccegraves au canal
Des taux de transfert variables suivant la distance de transmission
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
76
Characteacuteristiques des liaisons dans les standards
384 Kbps384 Kbps
56 Kbps56 Kbps
54 Mbps54 Mbps
5-11 Mbps5-11 Mbps
1 Mbps1 Mbps80215
80211b
80211ag
IS-95 CDMA GSM
UMTSWCDMA CDMA2000
11 p-to-p link
2G
3G
Inteacuterieur
10 ndash 30m
Exteacuterieur
50 ndash 200m
Plage moyenneexteacuterieur
200m ndash 4Km
Grande plageexteacuterieur
5Km ndash 20Km
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
77
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Infrastructuredu reacuteseau
Mode de linfrastructure Les stations de base
stations connecte les mobiles au reacuteseau cacircbleacutes
Deacutecrochagereacuteancrage les mobiles changents de station de base la station fournissant la connexion au reacuteseau
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
78
Eleacutements dun reacuteseau sans fil
Mode ad hoc Sans stations de base Les noeuds peuvent
seulement transmettre aux autres noeuds sur le domaine couvert
Les noeuds sorganisent eux mecircme en reacuteseau ils se routent parmi eux mecircme
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
79
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil caracteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
80
Caracteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
Diffeacuterents des reacuteseaux cacircbleacutes hellip
Deacutecroissance de la force du signal les signaux radios sattenuent lorsquils se propagent agrave travers la matiegravere (path loss)
Interfeacuterence avec dautres sources les freacutequences des reacuteseaux sans fil standardiseacutes (eg 24 GHz) peuvent ecirctre partageacutes par dautres appareils (eg teacuteleacutephone) des appareils comme les moteurs interfegraverent aussi
Propagation dans plusieurs directions les signaux radio se reacutefleacutechissent sur des objets et arrivent agrave destination agrave des moments leacutegegraverement diffeacuterents
hellip creacutee des difficulteacutes agrave communiquer sur une liaison sans fils (mecircme point agrave point)
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
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CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
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- Slide 27
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- Slide 31
- Slide 32
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- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
81
Characteacuteristiques des reacuteseaux sans fils
De multiple expeacutediteurs et destinataire sans fils creacuteent des problegravemes suppleacutementaires (au delagrave de laccegraves multiple)
AB
C
Le problegraveme du terminal cacheacute B A peuvent sentendre lun lautre B C peuvent sentendre lun lautre A C ne peuvent pas sentendre lun
lautre Cela signifie que A et C ne sont pas au
courant que leur communication avec B sinterfeacuterent
A B C
La force du Signal de A
space
La force duSignal de C
Affaiblissement du signal B A peuvent sentendre lun
lautre B C peuvent sentendre lun
lautre A C ne peuvent sentendre
interferer avec B
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
82
Code Division Multiple Access (CDMA)
Utiliseacute dans plusieurs canaux sans fils agrave diffusion (cellular satellite etc)
Un ldquocoderdquo unique assigneacute agrave chaque utilisateur ie un ensemble de code de partitionnement
Tous les utilisateurs partage la mecircme freacutequence mais chaque utilisateur a sa propre seacutequence de codage pour encoder des donneacutees
signal encodeacute = (donneacutee dorigine ) x (seacutequence de codage) deacutecodage produit scalaire du signal encodeacute avec la seacutequence
de codage Permet agrave de multiple utilisateurs de coexister et de
transmettre simultaneacutement avec une interfeacuterence minimale (si les codes sont ldquoorthogonauxrdquo)
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
83
CDMA EncodageDeacutecodage
slot 1 slot 0
d1 = -1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
Zim= dicmd0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canal
Sortie du canal Zim
expeacutediteurcode
Bits dedonneacutee
slot 1 slot 0
d1 = -1
d0 = 1
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 1 1
1- 1- 1- 1-
1 1 11
1-1- 1- 1-
slot 0sortie
du canal
slot 1sortie
du canaldestinataire
code
Entreacutee reccedilue
Di = Σ Zimcm
m=1
M
M
84
CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
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Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
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- Slotted ALOHA
- Slide 24
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- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
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CDMA interfeacuterence de deux expeacutediteurs
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Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
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IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
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Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
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80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
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IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
85
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et ponts
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
86
IEEE 80211 Wireless LAN
80211b 24-5 GHz spectre radio qui
nest pas sous licence Jusquagrave 11 Mbps direct sequence spread
spectrum (DSSS) dans le meacutedia physiquendash Tous les hocirctes utilisent
le mecircme code de transition
Largement deacuteployeacute utilisent des stations de base
80211a Plage 5-6 GHz Jusquagrave 54 Mbps
80211g Plage 24-5 GHz Jusquagrave 54 Mbps
Tous utilisent CSMACA pour laccegraves multiple au canal
Tous ont une version avec station base et une version reacuteseau ad-hoc
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
87
Architecture LAN 80211
Hocircte sans fil communiquent avec la station base Station base = point
daccegraves (AP) Basic Service Set (BSS)
(aussi connu sous le nom de ldquocellulerdquo) dans une infrastructure contient des hocirctes sans fils Un point daccegraves (AP)
station de base En mode ad hoc
uniquement des hocirctes
BSS 1
BSS 2
Internet
hub switchou routeur
AP
AP
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
88
80211 Canaux association 80211b 24GHz-2485GHz spectre diviseacute en 11
canaux de freacutequence diffeacuterente Ladministrateur de lAP choisit la freacutequence pour lAP Interfeacuterence possible le canal peut ecirctre le mecircme que celui
choisi par les voisins de lAP hocircte doit sassocier avec un AP
scan des canaux eacutecoute pour des trames jeton (beacon frames) contenant le nom de lAPrsquos (SSID) et son adresse MAC
Selectionne un AP avec lequel sassocier Peut neacutecessiter une authentification Utilisera en geacuteneacuteral ensuite DHCP pour obtenir une
adresse IP dans le sous-reacuteseau de lAP
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
89
IEEE 80211 accegraves multiple But eacuteviter les collisions de 2 noeuds transmettant en mecircme temps 80211 CSMA ndash veacuterification que le canal est libre avec une
transmission Ne pas entrer en collision avec une transmission en cours provenant dun autre
noeud 80211 pas de deacutetection de collision
Difficulteacute agrave recevoir (deacutetecteur des collisions) lorsque la transmission a signal faible (affaiblissement)
Ne peut pas toujours deacutetecter toutes les collisions terminaux cacheacutes affaiblissement
But eacuteviter des collisions CSMAC(ollision)A(voidance)
AB
CA B C
Force duSignal de A
espace
Force du signal de C
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
90
IEEE 80211 Protocole MAC CSMACA
80211 expeacutediteur
1 Si il sent que le canal est disponible pour DIFS alors
transmettre la trame en entier (pas de CD ie de deacutetection de collision)
2 Si il sent que le canal est occupeacute alors
deacutemarrer une attente avec un temps aleacuteatoire
Deacutecompte du temps pendant que le canal est libre
transmettre lorsque le deacutecompte se termine
Si aucun ACK reccedilu augmenter lintervalle du temps dattente aleacuteatoire et retourner agrave 2
80211 destinataire
- Si la trame est reccedilue en bon eacutetat
renvoit un ACK apregraves SIFS (ACK est neacutecessaire ducirc au problegraveme du terminal cacheacute)
expeacutediteur destinataire
DIFS
data
SIFS
ACK
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
91
Eviter des collisions (cont)
Ideacutee permettre agrave lexpeacutediteur de ldquoreacuteserverrdquo le canal plutocirct que dy acceacuteder par accegraves aleacuteatoire eacuteviter les collisions de longues trames
expeacutediteur transmet dabord de petit paquet requecircte-agrave-l-expeacutediteur (RTS -Request to sender) agrave la station base (BS) en utilisant CSMA
RTSs peut encore entrer en collision avec dautres paquets (mais ils sont courts)
BS diffuse un CTS signifiant un precirct-agrave-lenvoie en reacuteponse au RTS Le RTS est entendu par tous les noeuds
Lexpeacutediteur transmet alors une trame de donneacutees Les autres strations remettent agrave plus tard leur transmissions
Morale eviter les collisions de trame de donneacuteesen utilisant de petit paquets de reacuteservation
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
92
Evitement de collision eacutechange RTS-CTS
APA B
temps
RTS(A)
CTS(A)CTS(A)
DATA (A)
ACK(A)
reacuteservation collision
Retardem
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
93
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
Trame 80211 adressage
Adresse 2 adresse MACde lhocircte sans fil ou AP qui transmet cette trame
Adresse 1 Ladresse MACde lhocircte sans fil ou AP agrave qui est destineacutee cette trame
Adresse 3 adresse MACde linterface du routeur agrave
qui lAP est attacheacutee
Adresse 4 utiliseacutee seulement en mode ad hoc
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
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MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
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- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
94
Internet
AP
H1 R1
AP MAC adr H1 MAC adr R1 MAC adr
adresse 1 adresse 2 adresse 3
Trame 80211
R1 MAC adr AP MAC addr
dest adresse source adresse
Trame 8023
Trame 80211 adressage
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
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hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
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MRayon decouverture
S
SS
P
P
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Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
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reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
95
framecontrol
durationaddress
1address
2address
4address
3payload CRC
2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4
seqcontrol
TypeFromAP
SubtypeToAP
More frag
WEPMoredata
Powermgt
Retry RsvdProtocolversion
2 2 4 1 1 1 1 1 11 1
Trame 80211 suite
Dureacutee de la reacuteservation (RTSCTS)
Seq de la trame
Type de trame(RTS CTS ACK data)
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
96
hub ou switch
AP 2
AP 1
H1 BBS 2
BBS 1
80211 Mobiliteacute dans le mecircme sous reacuteseau
H1 reste dans le mecircme sous reacuteseau IP ladresse IP peut rester la mecircme
Pont (switch) quelle AP est associeacutee avec H1 auto-apprentissage le
switch verra la trame venant de H1 et se souviendra de quel port du switch peut ecirctre utiliseacute pour acceacuteder agrave H1
routeur
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MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
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- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
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- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
97
MRayon decouverture
S
SS
P
P
P
P
M
S
Maicircter
Esclave
appareil rangeacute (inactif)P
80215 zone reacuteseau personnelle
Moins de 10m de diamegravetre Remplace les cacircbles (souris
clavier eacutecouteur) ad hoc pas dinfrastructure maicirctreesclaves
Les esclaves requecirctent une permission pour envoyer (au maicirctre)
Le maicirctre accegravede (ou non) agrave la requecircte
80215 heacuterite des speacutecifications Bluetooth
24-25 GHz bande passante radio
Jusquagrave 721 kbps
98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
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- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
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- Slide 95
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- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
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- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
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- Byte Stuffing
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- PPP Data Control Protocol
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98
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
99
reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
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- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
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- Slide 32
- Slide 33
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- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
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- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
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- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
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- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
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- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
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- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
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- PPP Data Control Protocol
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reacuteseau teacuteleacutephoniquepublic etInternet
Centre deSwitch
pour mobile
Centre deSwitch
pour mobile
Composants dune architecture reacuteseau pour cellulaire
Connecte les cellules agrave une large zone du net Gegravere leacutetablissement des appels
(on verra ccedila plus tard) Gegravere la mobilteacute (on verra ccedila plus tard)
MSC
Couvre une zone geacuteographique Station d base (BS) analogue agrave AP de 80211 AP Utilisateurs mobiles attacheacutes agrave un reacuteseau via BS air-interface protocole de couche physique et liaison entre le mobile et BS
cellule
Reacuteseau cacircbleacute
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
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- Chapter 1 Introduction
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- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
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- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
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- Ideal Multiple Access Protocol
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- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
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- Star topology
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- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
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- Interconnecting with hubs
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- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
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- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
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- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
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- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
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- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
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- Slide 102
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- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
100
Reacuteseau de cellulaires le premier saut (hop)
Deux techniques pour partager le spectre radio mobile-BS
Combinaison de FDMATDMA divise le spectre en canaux ( bande plus reacuteduite de freacutequence) divise chaque canaux en slot de temps
CDMA utilisation de division de code division pour accegraves multiple
frequencybands
time slots
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
103
3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 26
- Slide 27
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- Slide 30
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- Slide 32
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- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
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- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
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- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
101
2G systems canaux pour la voix IS-136 TDMA combine FDMA et TDMA (amerique du
nord) GSM (global system for mobile communications) combine
FDMATDMA Deployeacute plus largement
IS-95 CDMA utilise des codes pour laccegraves multiple
IS-136 GSM IS-95GPRS EDGE
CDMA-2000 Ne vous noyez pas dans un verrerempli de ce jargon dacronyme Utiliser des reacutefeacuterences pauvre seulement
Standards des cellulaires courte preacutesentation
102
Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
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3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
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Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
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Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
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Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
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Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
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Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
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- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
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- Slide 30
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- Slide 32
- Slide 33
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- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
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- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
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- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
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Standards des cellulaires courte preacutesentation
25 G systems canaux agrave voix et agrave donneacutee Pour ceux qui nen peuvent plus dattendre pour les services
3G extension de 2G Geacuteneacuteral paquet radio service (GPRS)
Descendant du GSM Donneacutee envoyeacute sur plusieurs canaux (si disponibles)
Enhanced data rates for global evolution (EDGE) Cest aussi un heacuteritier de GSM qui utilise des modulations ameacutelioreacutees
(enhanced) Deacutebit jusquagrave 384K
CDMA-2000 (phase 1) Deacutebit jusquagrave 144K
Heacuteritier de lIS-95
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3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
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Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
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- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
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- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
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- Interconnecting with hubs
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- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
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- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
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- Characteristics of selected wireless link standards
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- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
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- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
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- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
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- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
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- Byte Stuffing
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- PPP Data Control Protocol
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3G systems voix et donneacutees Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS)
prochaine eacutetape de GSM mais utilisant CDMA CDMA-2000
hellip plus dinfo (aussi plus inteacuteressante) sur le sujet des cellulaires agrave propos de la mobiliteacute plus tard
Standards des Cellulaires courte preacutesentation
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
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Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
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Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
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Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
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Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
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- Link layer context
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- Link Layer Services (more)
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- Parity Checking
- Internet checksum
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- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
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- Ethernet CSMACD algorithm
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- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
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- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
-
104
Chapitre 5 La couche liaison
56 Wifi Liaison sans fil characteacuteristique
ndash CDMA IEEE 80211 reacuteseaux locaux
(LANs) sans fil (ldquowi-firdquo) Accegraves internet pour les
cellulairesndash architecturendash standards (eg
GSM)
57 Liaison point agrave point (PPP)
51 Introduction et services
52 Deacutetection derreur et correction
53 Protocole daccegraves multiple
54 Adressage de la couche liaison
55 Ethernet Ethernet
Hubs et switches
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
106
Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
108
Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
109
Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
110
Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
111
Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
112
Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
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- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
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- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
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- Interconnecting with hubs
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- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
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- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
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- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
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- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
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- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
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- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
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- Byte Stuffing
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- PPP Data Control Protocol
-
105
Liaison de controle de donneacutee Point agrave Point
Un expeacutediteur un destinataire une liaison plus facile que des liaisons agrave diffusion
Pas de MAC (Media Access Control) Pas de neacutecessite dun adressage MAC explicite eg liaison bas deacutebit ligne ISDN
Les protocoles point-agrave-point DLC PPP (protocole point-agrave-point) HDLC High level data link control (La couche liaison de
donneacutees geacuteneacuteralement considereacutee comme une couche haute dans la pile de protocole
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Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
107
Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
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Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
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Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
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Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
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Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
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Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
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Cahier des charges de PPP [RFC 1557]
Tramage des paquets encapsulation des datagrammes reacuteseau dans la trame de liaison de donneacutee
Transporte des donnees de la couche reacuteseau de nimporte quel protocole de couche reacuteseau (pas uniquement IP) en mecircme temps
Peut deacutemultiplexer vers le haut Transparance au niveau du bit doit transporter nimporte quel
motif de bit dans le champs de donneacutee de la trame Deacutetection derreur (mais pas de correction) Etat de la connection deacutetecte et signale une deacutefaillance du lien a
la couche reacuteseau neacutegotiation daddresse reacuteseau les deux participants agrave la
connection peut apprendreconfigurer ladresse reacuteseau de lautre
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Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
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Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
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Structure des trames PPP
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Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
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Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
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Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
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Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
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- Routing to another LAN
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- Ethernetrsquos CSMACD (more)
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Ce qui nest pas dans le cahier des charge de PPP
Pas de correction derreurreacuteparation Pas de controcircle flux Livraison dans le deacutesordre OK Pas besoin de supporter des liens agrave plusieurs (eg urne)
Correction derreur controcircle de flux livraison dans lordre sont deacuteleacutegueacutes aux couches supeacuterieures
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Trame de donneacutees PPP
Flag deacutelimiteur (tramage) Addresse ne fait rien (seulement en option) Controcircle ne fait rien dans le futur possible champs de
controcircle de multiple connections Protocole le protocole de couche supeacuterieure auquel les
trames sont delivreacutees (eg PPP-LCP IP IPCP etc)
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Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
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Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
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Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
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Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
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Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
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Structure des trames PPP
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ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
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Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
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niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
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Structure des trames PPP
info les donnees de la couche superieure qui sont transportees
check CRC pour la detection derreur
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Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
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Bourrage doctet
Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
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Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
- Slide 1
- Chapter 1 Introduction
- Slide 3
- Link Layer Introduction
- Link layer context
- Link Layer Services
- Link Layer Services (more)
- Adaptors Communicating
- Slide 9
- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- Slide 17
- Ideal Multiple Access Protocol
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slotted ALOHA
- Slide 24
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- Slide 26
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- Slide 30
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- Slide 32
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- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
- Slide 42
- Slide 43
- Slide 44
- Star topology
- Slide 46
- Slide 47
- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
- Slide 55
- Slide 56
- Interconnecting with hubs
- Slide 58
- Slide 59
- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
- Slide 64
- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
- Slide 71
- Chapter 6 Wireless and Mobile Networks
- Elements of a wireless network
- Slide 74
- Slide 75
- Characteristics of selected wireless link standards
- Slide 77
- Slide 78
- Slide 79
- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
- CDMA two-sender interference
- Slide 85
- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
- Slide 94
- Slide 95
- Slide 96
- Slide 97
- Slide 98
- Slide 99
- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
- Slide 102
- Slide 103
- Slide 104
- Point to Point Data Link Control
- PPP Design Requirements [RFC 1557]
- PPP non-requirements
- PPP Data Frame
- Slide 109
- Byte Stuffing
- Slide 111
- PPP Data Control Protocol
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Bourrage doctet
ldquola transparence de donneacuteerdquo requise le champs de donneacutee doit ecirctre alloueacutee pour inclure le motif flag lt01111110gt
Q est recu lt01111110gt donneacutee ou drapeau
Expeacutediteur ajoute (ldquobourragerdquo) des lt 01111110gt octets suppleacutementaires apregraves chaque octet de donneacutee lt 01111110gt
Destinataire Deux octets 01111110 agrave la suite suprimer le premier octet
et continuer la reacuteception des donneacutees Un simple octet 01111110 octet ldquoflagrdquo
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Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
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Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
apprendreconfigurer des informations de la couche reacuteseau
Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
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- Error Detection
- Parity Checking
- Internet checksum
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- Ideal Multiple Access Protocol
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- Slotted ALOHA
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- ARP Address Resolution Protocol
- ARP protocol Same LAN (network)
- Routing to another LAN
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- Star topology
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- Unreliable connectionless service
- Ethernet CSMACD algorithm
- Ethernetrsquos CSMACD (more)
- CSMACD efficiency
- 10BaseT and 100BaseT
- Hubs
- Manchester encoding
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- Interconnecting with hubs
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- Forwarding
- Self learning
- FilteringForwarding
- Switch example
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- Switch traffic isolation
- Switches dedicated access
- More on Switches
- Institutional network
- Switches vs Routers
- Summary comparison
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- Wireless Link Characteristics
- Wireless network characteristics
- Code Division Multiple Access (CDMA)
- CDMA EncodeDecode
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- IEEE 80211 Wireless LAN
- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
- IEEE 80211 multiple access
- IEEE 80211 MAC Protocol CSMACA
- Avoiding collisions (more)
- Collision Avoidance RTS-CTS exchange
- 80211 frame addressing
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- Cellular networks the first hop
- Cellular standards brief survey
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- Point to Point Data Link Control
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- PPP non-requirements
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- PPP Data Control Protocol
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Octet flagmotif dansles donneacuteesagrave envoyer
Octet flag plus octet de bourrage dans
les donneacutees transmises
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niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
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Pour IP transporte des msgs IP Control Protocol (IPCP) (champs de protocole 8021) pour configurer ou apprendre une adresse IP
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- ARP Address Resolution Protocol
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- PPP Design Requirements [RFC 1557]
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- PPP Data Frame
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Protocole de controcircle de donneacutees PPPAvant leacutechange de donneacutee au
niveau reacuteseau la liaison entre les pairs doit
Configurer la liaison PPP (longueur maximale dune trame authentification)
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- Code Division Multiple Access (CDMA)
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- 80211 LAN architecture
- 80211 Channels association
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