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Réseaux

Réseaux locaux d’établissement

Master Miage 1Université de Nice Sophia Antipolis

(Second semestre 2008-2009)

Jean-PIerre Lips ([email protected])(à partir du cours de Jean-Marie Munier)

2Réseaux : Réseaux Locaux d'Etblissement2008-2009

Sources bibliographiquesSources bibliographiques

✓ Comer (D.E.) : Réseaux et Internet – CampusPress 2000

✓ Comer (D.E.) : TCP/IP - Architecture, protocoles et applications - 5ème éditionPearson EDUcation 01/2009

✓ Ferrero (A.) : Les réseaux locaux commutés et ATM – InterEditions 1998

✓ Servin (C.) : Réseaux et Télécoms – 2ème édition – Dunod 2006

✓ Siyan (K.S.) : TCP/IP – 2ème édition – CampusPress 2001

✓ Tanenbaum (A.S.) : Réseaux – 4ème édition – Pearson Education 2003

✓ Cours UREC du CNRS (www.urec.fr)


CaractéristiquesCaractéristiques

RLE (Réseaux Locaux d’Entreprise) = LAN (Local Area Networks)

Taille : de l’ordre du km (mais jusqu’à 100 km pour FDDI) Support physique (câbles, paires torsadées, fibre optique,

radio…) appartenant à l’utilisateur Très faible taux d’erreurs (pour LAN filaires) Protocoles d’accès à des ressources partagées (arbitrage)

– accès aléatoire : bus à contention (détection de collisions)– accès déterministe : bus à jeton, anneau à jeton (droit à émettre)

Importance des unités d’interconnexion– répéteurs / concentrateurs (hubs)– ponts (bridges) / commutateurs (switches)– routeurs– passerelles (gateways)


Normes principalesNormes principales

ANSI : American National Standards InstituteCSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision DetectionFDDI : Fiber Distributed Data InterfaceIEEE : Institute of Electrical and Electronics EngineersISO : International Standards OrganizationLLC : Logical Link ControlMAC : Medium Access Control


… … mais aussi mais aussi

IEEE 802.6 : DQDB Distributed Queue Dual Bus (réseau métropolitain MAN)

IEEE 802.11 : Wireless LAN– IR (Infra rouge)– FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum– DSSS Direct Sequence Spread Spectrum– ODFM Orthogonal Frequency Division Multiplexing (802.11a et 802.11g)– HR-DSSS High Rate Direct Sequence Spread Spectrum (802.11b)

IEEE 802.12 : 100VG-AnyLAN (LAN en étoile autour d’un hub intelligent)

IEEE 802.16 : Wireless MAN …


Topologies physique et logique (1/2)Topologies physique et logique (1/2)

Exemple : étoile physique et bus logique

Source : C. Servin – Réseaux et Télécoms – Dunod 2003


Topologies physique et logique (2/2)Topologies physique et logique (2/2)

Exemple : étoile physique et anneau logique



Couches de protocolesCouches de protocoles


Sous-couche LLCSous-couche LLC

LLC Logical Link Control Permet de masquer aux couches supérieures les

spécificités de la sous-couche MAC sous-jacente Services LLC comparables à ceux de la couche

liaison Services accessibles au travers d’un LSAP Link

Service Access Point. Relation entre stations définie par SSAP (Source Service Access Point) et DSAP (Destination Service Access Point)

Cohabitation possible de plusieurs piles de protocoles (valeurs différentes de LSAP). Exemples : ’06’ pour IP, ’80’ pour XNS, ‘E0’ pour IPX, ‘F0’ pour Netbios


Protocole LLCProtocole LLC

Protocole LLC similaire à HDLC LSDU Link Service Data Unit : données de la couche

Réseau LPDU Link Protocol Data Unit : trame LLC,

contenant en en-tête DSAP, SSAP et 1 ou 2 octets de commande


Services LLCServices LLC Service LLC de type 1 (le plus utilisé): service sans

connexion, transmission de datagrammes dans des trames UI Unumbered Information (champ de commande = ’03’). Pas d’accusés de réception, pas de contrôle de flux, pas de reprise sur erreur ni contrôle de séquencement. Détection d’erreur par la couche MAC avec rejet de toute trame erronée

Service LLC de type 2 : service avec connexion, protocole similaire à HDLC en mode équilibré (ABM)

Service LLC de type 3 : intermédiaire entre LLC1 et LLC2, service sans connexion, mais avec accusé de réception renvoyé à chaque unité de données reçue


Historique Ethernet / IEEE 802.3Historique Ethernet / IEEE 802.3

1976 : R. Metcalfe, Xerox (Palo Alto) : premier système CSMA/CD à 3 Mbit/s sur câble coaxial (1000 mètres), connectant 100 stations de travail

1980 : Définition d’un standard à 10 Mbit/s : DIX (Digital, Intel, Xerox)

1982 : Norme Ethernet V2.0 : spécifications définitives 1985 : Norme IEEE 802.3 (10Base5) : structure de trame

MAC légèrement différente de DIX V2 1988 : Ajouts de 10Base2, 10Broad36, 1Base5 (STARLAN),

répéteurs 1989 : Adoption par l’ISO (8802-3) 1990 : 10BaseT (paires torsadées, hubs) 1993 : 10BaseF (fibres optiques) 1995 : 100BaseT (extension à 100 Mbit/s) 1998 : 1000BaseX (Gigabit Ethernet)


Principes du bus à contentionPrincipes du bus à contention Structure en bus Protocole d’accès aléatoire CSMA/CD (Carrier Sense

Multiple Access / Collision Detection) Supports

– exploités en bande de base✓ câble coaxial 50 ohms✓ fibre optique✓ paires torsadées

– exploités en large bande : câble coaxial 75 ohms Point de départ : réseau Ethernet à 10 Mbit/s sur câble

coaxial Puis norme IEEE 802.3 (et ISO 8802-3) 10Base5 :

structure de trame légèrement différente Principe de fonctionnement

– écoute avant émission– vérification du signal sur le support pendant l’émission– arrêt en cas de collision et attente avant reprise


Aspects physiquesAspects physiques Code Manchester :

– 0 : transition positive au mileu du temps-bit– 1 : transition négative au milieu du temps-bit

Débit = 10 Mbit/s et rapidité de modulation = 20 MBaud

Collisions détectées par des violations du code ou des niveaux électriques anormaux

Prises passives des stations sur le bus Configurations multiples

– 10Base5 : ’Ethernet épais’, segments de 500 m– 10Base2 : ‘Ethernet fin’, segments de 200 m– 10Broad36 : câble 75 ohms, 3 600 m– 10BaseF : fibres optiques 62,5/125 µm avec LED (1 300 nm)– 1Base5 (StarLAN), 10BaseT avec paires torsadées


Format des trames IEEE 802.3Format des trames IEEE 802.3

Préambule : suite alternée de 0 et de 1 Délimiteur SFD (Start Frame Delimiter) : 10101011 Adresses de destination (DA) et de source (SA) : voir ci-après Taille maximale des données utiles : 1 500 octets Taille minimale (Données + Bourrage) = 46 (54) octets, donc taille

minimale de trame = 64 octets (512 bits) FCS Frame Check Sequence : information de protection contre les

erreurs, calculée à l’aide d’un polynôme de degré 32

Note : des trames successives sur le bus doivent être séparées par despériodes de silence (IFG Inter Frame Gap) d’au moins 9,6 µs


Adresses MAC (DA et SA)Adresses MAC (DA et SA)

Deux formats normalisés par IEEE : 48 bits ou 16 bits (très peu utilisé)

Adresse individuelle (I/G = 0) ou de groupe (I/G = 1), pour diffusion restreinte (multicast) ou généralisée (broadcast). Ne s’applique qu’à DA.Adresse de diffusion généralisée : tous les bits à 1

Adressage universel (U/L = 0) ou local (U/L = 1). Si adressage universel, 22 bits pour définir le constructeur (OUI Organization Unit Identifier) et 24 bits pour définir chaque carte d’interface (burnt-in address)



Fenêtre de collisionFenêtre de collision

Ecoute du bus avant de transmettre Ecoute du bus pendant la transmission et arrêt en cas de collision

(signal lu différent du signal émis). Cas défavorable de deux stations A et B les plus éloignées du bus (voir ci-après) :– A émet une trame de taille minimale (64 octets)– B émet une trame de taille minimale juste avant l’arrivée de la

trame de A– A doit détecter la collision avant la fin de l’émission de sa trame

Temps minimal d’émission T = 51,2 µs (512 bits à 10 Mbit/s) T = fenêtre de collision = période de vulnérabilité = tranche-canal T correspond à un temps de transmission (à 200 000 km/s) sur

environ 10 km, donc à un trajet aller-retour sur un bus de 5 km. En fait, limitation à des bus de 2 500 m, pour tenir compte du temps de traversée des répéteurs ou autres organes d’interconnexion


Détection de collisionDétection de collision


Reprise sur collisionReprise sur collision

Algorithme de reprise BEB Binary Exponential Backoff– après une collision, attente aléatoire d’un temps

0 ou T, soit i.T (i<2)– si nouvelle collision, attente de i.T (i<4)– après k collisions successives, attente de i.T

(i<2k) jusqu’à k = 10– jusqu’à k = 16, attente de i.T (i<1 024)

Conséquence : temps d’attente non borné supérieurement. CSMA/CD mal adapté à des applications de type isochrone ou en temps réel


Ethernet DIX / IEEE 802.3Ethernet DIX / IEEE 802.3

Champ de longueur de données 802.3 remplacé dans Ethernet DIX par EtherType, qui identifie le protocole de niveau supérieur (‘0800’ pour IP, ‘0806’ pour ARP, ‘6003’ pour DecNet, ‘809B’ pour AppleTalk…)

Compatibilité possible car longueur max = 1 500 = ’05DC’. Toutes les valeurs valides d’Ethertype sont >1 500



Encapsulation SNAPEncapsulation SNAP

Dans le format 802.3, au lieu d’utiliser les champs DSAP et SSAP du LLC pour identifier le protocole supérieur, on effectue un adressage indirect pour retrouver un champ contenant EtherType

DSAP=SSAP=‘AA’ indique encapsulation SNAP SubNetwork Access Protocol

EtherType d’une trame Ethernet DIX (‘0800’ pour IP, par exemple)



IEEE 802.3 10Base5IEEE 802.3 10Base5

Câble coaxial 50 ohms Max 100 stations par segment (brin) de 500 m Synomymes : Ethernet épais, Ethernet jaune, Thick

Ethernet, Thicknet Taille max : 2 500 m, soit 5 segments (avec

répéteurs)



Eléments d’un réseau 10Base5Eléments d’un réseau 10Base5

Source : K.S. Siyan – TCP/IP – CampusPress 1999


IEEE 802.3 10Base2IEEE 802.3 10Base2

Synomymes : Ethernet fin, Thin Ethernet, Thinnet Câble coaxial 50 ohms Max 30 stations par segment (brin) de 185 m Taille max : environ 1 000 m (avec répéteurs)



Eléments d’un réseau 10Base2Eléments d’un réseau 10Base2



IEEE 802.3 10BaseTIEEE 802.3 10BaseT Utilisation de hubs (3 niveaux au plus) Longueur max 100 m par segment 2 paires torsadées blindées (STP Shielded Twisted

Pairs) ou non blindées (UTP Unshielded Twisted Pairs)



Paires torsadées d’un réseau 10BaseTPaires torsadées d’un réseau 10BaseT



Ethernet à 100Mbit/sEthernet à 100Mbit/s

Compatibilité avec 10BaseT : même format, même taille de trame min et max, même protocole

Distance maximale divisée par 10 (fenêtre de collision = 5,12 µs)

Plusieurs supports physiques possibles :– 100BaseT4 : 4 paires et codage 8B/6T, portée 100 m– 100BaseTX : 2 paires et codage FDDI (4B/5B +

NRZI), portée 100 m– 100BaseFX : fibre optique multimode et codage

FDDI (4B/5B + NRZI), portée 400 m


Gigabit EthernetGigabit Ethernet

Souhait de conserver le format des trames à 10 ou 100 Mbit/s, ainsi que le protocole, mais sans diviser encore par 10 la distance maximale

Solution : assurer une durée minimale d’émission de 4 µs environ en imposant l’envoi d’au moins 512 octets– trame isolée de moins de 512 octets : prolongée par l’interface à l’aide de

symboles spéciaux (carrier extension)– concaténation de plusieurs trames (frame bursting)

Plusieurs supports physiques possibles :– 1000BaseT : paires torsadées, portée 100 m– 1000BaseSX : fibre optique multimode, portée 300 ou 500 m– 1000BaseTX : fibre optique monomode, portée 3 km– 1000BaseCX : câbles coaxiaux, portée 25 m


Anneau à jeton : généralitésAnneau à jeton : généralités

Structure en anneau : – concaténation de tronçons unidirectionnels

(station reliée à une station amont – upstream et une station aval – downstream)

Supports physiques :– paires torsadées blindées ou non blindées– fibres optiques

Débits : (1), 4 ou 16 Mbit/s Accès au support déterministe par acquisition

d’un droit à émettre (jeton) Accès équitable au support, si la durée

d’émission après obtention du jeton est limitée


Protocole de l’anneau à jeton (1/2)Protocole de l’anneau à jeton (1/2)

Principe de fonctionnement– détection d’un jeton libre– jeton transformé en début de trame suivi des données à

émettre– répétition par les stations non impliquées– répétition et copie par la ou les stations impliquées– retrait de la trame en retour par la station émettrice– génération d’un nouveau jeton

Dispositifs additionnels– système de priorités– protocole ‘à trames multiples’ ou ETR Early Token

Release à 16 Mbit/s (repris à 100 Mbit/s par FDDI) : génération d’un nouveau jeton juste après la transmission de la fin de la trame


Protocole de l’anneau à jeton (2/2)Protocole de l’anneau à jeton (2/2)


Protocole ETRProtocole ETR


Aspects physiques (1/2)Aspects physiques (1/2) Codage des données : Manchester différentiel

– 0 : configuration identique à celle du bit précédent– 1 : configuration inverse de celle du bit précédent– permet aussi de créer des délimiteurs (J, K) par violation de

code Rapidité de modulation double du débit


Aspects physiques (2/2)Aspects physiques (2/2)

Prise active de chaque station sur l’anneau Anneau synchrone

– synchronisation sur les bits reçus de la station amont– stockage dans une mémoire-tampon (au moins un bit)– retransmission vers la station aval (ou émission des

données à émettre) avec la même horloge– cumul des imperfections de resynchronisation : limitation

à 260 stations au plus Contenance de l’anneau

– doit permettre la circulation d’un jeton (24 bits)– est assurée par les temps de propagation et de stockage,

et par la station monitrice (qui fournit aussi l’horloge de référence)


ConfigurationConfiguration MAU Multiple Access Units = concentrateurs de câblage

= hubs Relais d’isolation des stations Relais (optionnels) de reconfiguration de l’anneau


Format des trames IEEE 802.5 (1/2)Format des trames IEEE 802.5 (1/2)


Format des trames IEEE 802.5 (2/2) Format des trames IEEE 802.5 (2/2) SD : JK0JK000 AC : PPPTMRRR

– PPP : priorité courante du jeton ou de la trame– T : jeton (T = 0) ou trame (T = 1)– M : bit de monitorat de l’anneau, mis à 0 par l’émetteur. La station monitrice vérifie

qu’il est à 0 et le met à 1– RRR : réservation de priorité

FC : permet de distinguer les trames LLC (utiles) des trames MAC (trames de service) DA : adresse de destination SA : adresse de source. Un bit indique l’existence du champ RI RI : liste d’anneaux et de ponts à traverser pour atteindre la station de destination, si elle

n’est pas sur le même anneau que la source Information : pas de limite minimale ou maximale. Taille limitée par le temps de

rétention du jeton (quelques ms) et la capacité de stockage des stations. Valeur usuelle : quelques Koctets

FCS : reste de la division par un polynôme de degré 32 ED : JK1JK1IE

– I : trame unique ou dernière (I = 0) ou intermédiaire (I = 1)– E : erreur détectée

FS : indicateurs A (adresse reconnue) et C (trame copiée)– A = 1 et C = 1 : réception normale– A = 1 et C = 0 : le destinataire n’a pas pu copier la trame– A = 0 et C = 0 : aucune station n’a accepté la trame


Gestion de l’anneauGestion de l’anneau

Une des stations doit assumer le rôle de station monitrice Fonctions :

– fournit l’horloge de référence– assure une contenance minimale de l’anneau– vérifie qu’une trame ou un jeton prioritaire n’effectue pas plus

d’un tour sur l’anneau– vérifie qu’un jeton n’est pas perdu (temporisateur)– émet périodiquement ‘Active Monitor Present’ (trame MAC).

Les autres stations communiquent de proche en proche leur adresse par des trames ‘Standby Monitor Present’

Attribution du rôle de station monitrice par mécanisme d’élection (trame ‘Claim Token’ permettant de choisir la station active d’adresse la plus élevée)

Autres trames MAC utilisées lors de l’insertion d’une nouvelle station : ‘Lobe Test’, ‘Duplicate Address Test’, ‘Request Initialization’…

Trames ‘Beacon’ utilisées lors de la détection d’une discontinuité sur l’anneau


Performances Ethernet / anneau à jetonPerformances Ethernet / anneau à jeton



FDDI : GénéralitésFDDI : Généralités

FDDI Fiber Distributed Data Interface Norme ANSI X3T9.5 (ISO 9314) Importance du débit (100 Mbit/s) et de la portée (100 km) Utilisations:

– connexion de stations à grand débit (visualisation, imagerie médicale…)– interconnexion de LAN conventionnels au sein d’un même établissement

ou entre plusieurs établissements Structure en deux anneaux contrarotatifs (fibre optique, mais aussi

paires torsadées) 500 stations au plus, séparées au maximum de 2 km (fibre optique).

Longueur maximale = 200 km après reconfiguration Anneau plésiochrone Taille des trames limitée à 4 500 octets Protocole à jeton temporisé

– trafic ‘asynchrone’ (conventionnel, sans contrainte particulière de débit)– trafic ‘synchrone’ (avec contrainte de débit)


Stations FDDIStations FDDI

DAS Double Attachment Station DAC Double Attachment Concentrator SAS Single Attachment Station SAC Single Attachment Concentrator


Couches fonctionnelles FDDICouches fonctionnelles FDDI

PMD : caractéristiques des transducteurs optiques, des connecteurs, des fibres… Autre PMD pour paires torsadées

PHY : synchronisation, codage des données MAC : structuration et vérification des trames, gestion du protocole (jeton,

temporisation…) SMT : initialisation, configuration, traitement des erreurs…


Aspects physiquesAspects physiques

Objectif : utilisation de fibres multimodes et de transducteurs bon marché– un code Manchester conduirait à 200 MBaud

(limite pour LED)– code utilisé : 4B/5B, donc 125 MBaud

Supports possibles :– fibre multimode 62,5/125, source LED 1 300

nm, atténuation 2,5 dB/km, portée 2 km entre stations

– fibre monomode 8/125, diode laser 1 550 nm, portée 60 km entre stations

– paires torsadées : 100 m entre stations


Codage des donnéesCodage des données

Nécessité d’une représentation physique à deux niveaux seulement (lumière présente ou absente)

Codage NRZI Non Return to Zero Inverted– transition pour transmission d’un 1– pas de transition pour transmission d’un 0

Symboles 4B/5B– bits transmis par groupes de 4 bits, pour former des

symboles de 5 bits– 16 symboles parmi 32 choisis pour représenter les

données– au moins 2 transitions par symbole de données, et pas

plus de 3 zéros consécutifs, même entre symboles (de données)

– autres symboles utilisés pour indiquer l’état de la liaison, délimiter les trames, donner une indication logique


Symboles FDDISymboles FDDI


Exemple de codageExemple de codage


Couche physique FDDICouche physique FDDI


SynchronisationSynchronisation

Transmission synchrone impossible (temps élémentaire = 8 ns) Horloge émission différente de l’horloge de réception, dans chaque

station (réseau plésiochrone) Mémoire-tampon nécessaire (contenance : environ 10 bits) pour

compenser les différences de fréquence Conséquence : limitation de la taille des trames à 4 500 octets



Reconfiguration (1/2)Reconfiguration (1/2)

Coupure en aval d’un concentrateur ou défaillance d’une station à simple attachement


Reconfiguration (2/2)Reconfiguration (2/2)

Coupure entre stations à double attachement ou défaillance d’une station à double attachement


Format des trames FDDI (1/2)Format des trames FDDI (1/2)


Format des trames FDDI (2/2)Format des trames FDDI (2/2)

PA : au moins 16 symboles I (Idle). Taille modifiable par les stations aval (plésiochronisme)

SD : JK FC : définit la taille des champs d’adresse

permet de distinguer le jeton, les trames MAC, SMT, LLCdéfinit la classe (synchrone ou asynchrone) et la priorité des

trames LLC DA : adresse de destination SA : adresse de source Données : peut être vide (trames autres que LLC) ou contient un

nombre pair de symboles, limité à 9 000 FCS : reste de la division par un polynôme de degré 32 ED : T (jeton) ou TT (trame) FS : indicateurs positionnés à S (1 logique) ou R (0 logique)

– E : erreur détectée– A : adresse reconnue– C : trame copiée


Protocole à jeton temporisé (1/2)Protocole à jeton temporisé (1/2)

La durée d’émission d’une station dépend de la mesure du temps de rotation du jeton

Mesure de TRT Token Rotation Time : exprime la longueur instantanée de l’anneau, variant linéairement avec la charge

A l’initialisation, chaque station propose une valeur TTRT Target Token Rotation Time, et la valeur la plus faible est retenue comme référence commune

Un crédit d’émission synchrone TS est alloué à chaque station, selon le débit à garantir à chacune (la somme de tous les TS est inférieure à TTRT)


Protocole à jeton temporisé (2/2)Protocole à jeton temporisé (2/2)

Comportement des stations :– si TRT < TTRT (jeton en avance), émission de trames

synchrones pendant TS et émission de trames asynchrones pendant TA = TTRT - TRT

– si TRT >= TTRT (jeton en retard), émission de trames synchrones pendant TS

Caractéristiques du protocole :– valeur moyenne de TRT = TTRT– valeur maximale de TRT limitée à 2.TTRT

Partage équitable de la bande passante Si une station ne peut admettre, pour son trafic

synchrone, un retard supérieur à R, elle proposera un TTRT = R/2


Exemple de fonctionnementExemple de fonctionnement


Gestion de l’anneau FDDIGestion de l’anneau FDDI

Fonction de monitorat répartie entre toutes les stations Si nécessaire (pas d’activité, TRT > TTRT sur plusieurs tours, insertion

d’une station…), procédure d’initialisation Trame ‘Claim’ émise de manière continue pour donner la valeur de

TTRT. La station qui la reçoit compare le contenu à son propre TTRT : si inférieur, elle propage la trame, sinon elle émet une trame Claim avec son propre TTRT. Finalement, une des stations (A) voit revenir sa propre trame et c’est elle qui fait circuler le premier jeton. Ce dernier ne peut être capturé par aucune station, ce qui permet à A de mesurer le temps de rotation à vide (RL Ring Latency) et de vérifier que TTRT > RL

En cas d’échec, ou sur demande de la couche SMT, une station peut émettre en continu une trame ‘Beacon’. Quand une station reçoit une telle trame, elle cesse d’émettre ses propres trames et répète celles qu’elle reçoit. L’une des stations voit revenir sa propre trame. En cas de coupure de l’anneau, les trames propagées contiennent l’adresse de la station en aval de la coupure

Autres trames de service pour l’allocation du temps d’émission synchrone TS, la détection des fautes, la gestion des connexions, l’identification des stations, la détection d’adresses dupliquées, la reconfiguration…


Performances d’un anneau FDDIPerformances d’un anneau FDDI Temps de propagation de l’ordre de grandeur du temps d’émission

– propagation sur 1 km équivalent à émission de 500 bits (60 octets)– trame de taille max (4 500 octets) transmise en 0,36 ms, équivalent à un

temps de propagation sur 70 km Temps de rotation du jeton à vide ou latence de l’anneau (RL)

incluant :– temps de stockage dans chaque station (limité à 60 bits, soit 600 ns)– temps de propagation entre stations (vitesse 200 000 km/s)

Exemple d’un anneau comportant 150 stations réparties sur 80 km :– temps de stockage (max) : 0,1 ms– temps de propagation : 0,4 ms– latence de l’anneau : 0,5 ms

Efficacité de FDDI = taux maximum d’utilisation– Eff = TTRT – RL / TTRT– exemples pour RL = 0,5 ms :

✓ Eff = 90% si TTRT = 5 ms✓ Eff = 50% si TTRT = 1 ms


Interconnexion de réseaux locauxInterconnexion de réseaux locaux

Raisons :– limitation en distance ou en nombre de stations raccordables– répartition des stations en segments physiquement distincts, pour des

raisons de topologie, de performances, de disponibilité, de sécurité– stations fonctionnant à des débits différents, ou connectées à des LAN

de types différents– interconnexion locale (même établissement) ou à longue distance (via

un WAN) Couches d’interconnexion


Techniques d’interconnexion (1/2)Techniques d’interconnexion (1/2) Répéteurs

– interconnexion de LAN de même type (CSMA/CD, par exemple)– parfois possibilité d’adaptation des supports (paires torsasées /

fibre optique, par exemple)– pas de filtrage car pas d’interprétation des champs d’adresse

Ponts– interconnexion de LAN de même type ou de types différents

(adaptation des champs MAC)– parfois possibilité d’interconnexion à longue distance (‘demi-ponts’

distants ou split-bridges)– adresses MAC des stations (DA, SA) non modifiées par les ponts.

Unicité des adresses nécessaire pour l’ensemble des segments interconnectés

– types de ponts :✓ ponts transparents : trames envoyées au travers d’éventuels ponts, et non à

des ponts, qui analysent l’adresse MAC de destination pour l’acheminement✓ ponts à routage par la source : utilisation d’un champ de routage✓ ponts SRT Source Routing Transparent : ponts transparents capables

d’assumer le mode de routage par la source, selon la présence d’un champ de routage


Techniques d’interconnexion (2/2)Techniques d’interconnexion (2/2)

Routeurs– possibilité d’interconnexion LAN-LAN ou LAN-WAN– acheminement après analyse d’une adresse logique de couche 3

(adresse IP, par exemple) présente dans le champ d’information de la trame MAC

– dépendance vis-à-vis du protocole réseau utilisé (IP, par exemple) et de la structure d’adresse correspondante

– autres mécanismes de couche 3 possibles : segmentation, contrôle de congestion…

– variantes : B-Routeurs, routeurs multiprotocoles Passerelles

– fonctionnement au niveau 4 ou plus, souvent niveau 7 (passerelle applicative)

– interconnexion possible de couches de protocoles dissemblables. Exemple : interconnexion d’une messagerie SMTP et d’une messagerie X.400


Ponts transparents Ponts transparents

Utilisés surtout sur les bus à contention Présence de ponts non visible par les stations Décision d’acheminement par analyse de l’adresse de

destination DA de la trame reçue sur le port k du pont :– station connue et accessible sur le port k : pas d’acheminement– station connue et accessible sur un port autre que k :

acheminement de la trame vers ce port– station inconnue : propagation de la trame vers tous les ports

autres que k Technique d’apprentissage par analyse de l’adresse SA des

trames MAC et constitution d’une table d’acheminement FDB Forwarding Data Base :– adresse de station– port d’accès (situation relative par rapport au pont)– date de mise à jour (avec temporisation et effacement)


Arbre recouvrantArbre recouvrant

Problème : bouclages possibles dans le réseau interconnecté par la mise en parallèle de ponts transparents

Solution : construction d’un arbre recouvrant (spanning tree) par désactivation de certains ponts. Arbre logique construit manuellement ou dynamiquement (STP Spanning Tree Protocol)

Algorithme de l’arbre recouvrant– les ponts s’échangent périodiquement des messages BPDU

Bridge Protocol Data Units pour construire et maintenir une structure logique arborescente

– élection d’un pont racine RB Root Bridge– détermination d’un Root Port (RP) sur chaque autre pont– détermination d’un pont dédié (DB Designated Bridge) sur

chaque segment (le pont racine est pont dédié des segments qu’il interconnecte)


Exemple d’arbre recouvrant (1/2)Exemple d’arbre recouvrant (1/2)


Exemple d’arbre recouvrant (2/2)Exemple d’arbre recouvrant (2/2)


Routage par la sourceRoutage par la source Technique utilisée sur les anneaux à jeton interconnectés (IEEE

802.5) Route donnée explicitement par la station émettrice (pas de tables

dans les ponts) sous forme d’une suite de descripteurs de route identifiant chacun un LAN et un pont, qui forme le champ RI (Routing Information) de la trame (rappel : la présence du champ RI est indiquée par un bit de SA)

Si la route n’est pas connue et si la station destinatrice n’est pas sur le même LAN que la station source, cette dernière doit découvrir la route à l’aide de trames de diffusion

Deux techniques de découverte de route :– ARB All Route Broadcast– SRB Single Route Broadcast

La découverte de type SRB nécessite la constitution d’un arbre recouvrant, qui désactive certains ponts, mais uniquement pour les trames SRB

Choix de la route selon certains critères :– route la plus rapide– route traversant le moins de ponts– route permettant la plus grande MTU…


Champ d’information de routage (RI) Champ d’information de routage (RI)

Type de trame– trame d’information (à router selon RI)– trame de découverte ARB– trame de découverte SRB

Longueur : taille du champ RI (de 2 à 30 octets). Taille constante pour les trames d’information, taille modifiée par chaque pont traversé pour les trames de découverte

Sens (ou Direction) : ordre d’interprétation des descripteurs de route de gauche à droite ou de droite à gauche

MTU Maximum Transmission Unit : taille maximale de trame acceptable (516, 1500, 2052, 4472, 8144, 11407, 17820 ou 65535 octets)



Découverte de route ARB (1/2) Découverte de route ARB (1/2)


Découverte de route ARB (2/2)Découverte de route ARB (2/2)


Découverte de route SRB (1/2)Découverte de route SRB (1/2)


Découverte de route SRB (2/2)Découverte de route SRB (2/2)


Principe des routeursPrincipe des routeurs

Trames MAC fournies explicitement à un routeur dont l’émetteur doit connaître l’adresse

Acheminement vers la station de destination effectué par le routeur selon une adresse logique contenue dans le champ d’information (en-tête de niveau 3)


Caractéristiques des routeursCaractéristiques des routeurs

Avantages :– utilisation d’adresse logiques pour identifier les stations– réseaux interconnectés pouvant être très dissemblables (mais utilisant le même

protocole de couche réseau)– possibilités supplémentaires : fragmentation, routes de secours…

Inconvénients :– non-transparence des routeurs vis-à-vis des stations– fonctionnement lié à un protocole de couche réseau particulier et une structure

d’adressage Variantes : B-Routeurs, routeurs multiprotocoles (plusieurs

tables de routage) Algorithmes de routage

– basés sur le nombre de liaisons intermédiaires (distance vector)– basés sur le ‘poids’ de chaque liaison (link state)

Exemples d’algorithmes :– RIP Routing Information Protocol– OSPF Open Shortest Path First– IS-IS Intermediate System to Intermediate System


Commutation de trames MACCommutation de trames MAC

Fonctions semblables à celles des ponts, mais avec parallélisme possible (remplace la technique de la bande passante partagée)

Commutation possible :– par segment– par port (plus de collisions, et possibilité de fonctionner

en mode duplex FDSE Full Duplex Switched Ethernet) Techniques :

– Store and forward : stockage puis retransmission– Cut through : analyse de l’adresse et commutation ‘au

vol’– Adaptive cut through : méthode mixte, qui fait passer

du mode cut through au mode store and forward si le taux d’erreur atteint un seuil prédéfini (et inversement)


Commutateur Commutateur (LAN switch)(LAN switch)



Réseaux locaux virtuels (VLAN)Réseaux locaux virtuels (VLAN)

Segmentation en réseaux logiques indépendants, liée à desconsidérations d’organisation plutôt que d’emplacementgéographique



Types de VLANTypes de VLAN

VLAN de niveau 1 = VLAN par port (Port-based VLAN) VLAN de niveau 2 = VLAN MAC (MAC Address-based

VLAN) VLAN de niveau 3 = VLAN d’adresse réseau (Network

Address-based VLAN)



Identification des VLANIdentification des VLAN

Dans un réseau important, comportant plusieurs commutateurs, on veut éviter d’indiquer la localisation de toutes les stations dans les tables des commutateurs. Solution : insérer dans les trames qui transitent entre commutateurs une étiquette d’identification (frame tagging).

Proposition IEEE 802.1Q : 4 octets ajoutés à la trame 802.3, qui identifient un VLAN


réseaux - homegnu.org · (à partir du cours de jean-marie munier) 2008-2009 réseaux : réseaux...

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