Réseaux. Réseaux locaux d établissement. Master Miage 1 Université de Nice Sophia Antipolis (Second semestre )

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1 Réseaux Réseaux locaux d établissement Master Miage 1 Université de Nice Sophia Antipolis (Second semestre ) Jean-Pierre Lips (jean-pierre.lips@unice.fr) (à partir du cours de Jean-Marie Munier)

2 Sources bibliographiques Comer (D.E.) : Réseaux et Internet CampusPress 2000 Comer (D.E.) : TCP/IP - Architecture, protocoles et applications - 5ème édition Pearson 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 ( 2

3 Caractéristiques 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) 3

4 Normes principales ANSI : American National Standards Institute CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection FDDI : Fiber Distributed Data Interface IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers ISO : International Standards Organization LLC : Logical Link Control MAC : Medium Access Control 4

5 mais aussi IEEE : DQDB Distributed Queue Dual Bus (réseau métropolitain MAN) IEEE : Wireless LAN IR (Infra rouge) FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum DSSS Direct Sequence Spread Spectrum ODFM Orthogonal Frequency Division Multiplexing (802.11a et g) HR-DSSS High Rate Direct Sequence Spread Spectrum (802.11b) IEEE : 100VG-AnyLAN (LAN en étoile autour d un hub intelligent) IEEE : Wireless MAN 5

6 Topologies physique et logique (1/2) Exemple : étoile physique et bus logique Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

7 Topologies physique et logique (2/2) Exemple : étoile physique et anneau logique Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

8 Couches de protocoles 8

9 Sous-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 9

10 Protocole 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 10

11 Services 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 11

12 Historique Ethernet / IEEE : 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 (10Base5) : structure de trame MAC légèrement différente de DIX V : 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) 12

13 Principes 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 (et ISO ) 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 13

14 Aspects physiques Code Manchester : 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 0 : transition positive au mileu du temps-bit 1 : transition négative au milieu du temps-bit 10Base5 : Ethernet épais, segments de 500 m 10Base2 : Ethernet fin, segments de 200 m 10Broad36 : câble 75 ohms, m 10BaseF : fibres optiques 62,5/125 µm avec LED (1 300 nm) 1Base5 (StarLAN), 10BaseT avec paires torsadées 14

15 Format des trames IEEE Préambule : suite alternée de 0 et de 1 Délimiteur SFD (Start Frame Delimiter) : Adresses de destination (DA) et de source (SA) : voir ci-après Taille maximale des données utiles : 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 des périodes de silence (IFG Inter Frame Gap) d au moins 9,6 µs 15

16 Adresses MAC (DA et SA) Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod 2003 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) 16

17 Fenêtre 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 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 m, pour tenir compte du temps de traversée des répéteurs ou autres organes d interconnexion 17

18 Détection de collision 18

19 Reprise 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 19

20 Ethernet DIX / IEEE Champ de longueur de données 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 = = 05DC. Toutes les valeurs valides d Ethertype sont >1 500 Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

21 Encapsulation 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 Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod 2003 EtherType d une trame Ethernet DIX ( 0800 pour IP, par exemple) 21

22 IEEE Base5 Câble coaxial 50 ohms Max 100 stations par segment (brin) de 500 m Synomymes : Ethernet épais, Ethernet jaune, Thick Ethernet, Thicknet Taille max : m, soit 5 segments (avec répéteurs) Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

23 Eléments d un réseau 10Base5 Source : K.S. Siyan TCP/IP CampusPress

24 IEEE Base2 Synomymes : Ethernet fin, Thin Ethernet, Thinnet Câble coaxial 50 ohms Max 30 stations par segment (brin) de 185 m Taille max : environ m (avec répéteurs) Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

25 Eléments d un réseau 10Base2 Source : K.S. Siyan TCP/IP CampusPress

26 IEEE BaseT 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) Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

27 Paires torsadées d un réseau 10BaseT Source : K.S. Siyan TCP/IP CampusPress

28 Ethernet 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 28

29 Gigabit 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 29

30 Anneau 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 30

31 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 31

32 Protocole de l anneau à jeton (2/2) 32

33 Protocole ETR 33

34 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 34

35 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) 35

36 Configuration MAU Multiple Access Units = concentrateurs de câblage = hubs Relais d isolation des stations Relais (optionnels) de reconfiguration de l anneau 36

37 Format des trames IEEE (1/2) 37

38 Format des trames IEEE (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 38

39 Gestion 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 39

40 Performances Ethernet / anneau à jeton Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

41 FDDI : 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 octets Protocole à jeton temporisé trafic asynchrone (conventionnel, sans contrainte particulière de débit) trafic synchrone (avec contrainte de débit) 41

42 Stations FDDI DAS Double Attachment Station DAC Double Attachment Concentrator SAS Single Attachment Station SAC Single Attachment Concentrator 42

43 Couches 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 43

44 Aspects 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 nm, atténuation 2,5 db/km, portée 2 km entre stations fibre monomode 8/125, diode laser nm, portée 60 km entre stations paires torsadées : 100 m entre stations 44

45 Codage 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 45

46 Symboles FDDI 46

47 Exemple de codage 47

48 Couche physique FDDI 48

49 Synchronisation 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 octets Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

50 Reconfiguration (1/2) Coupure en aval d un concentrateur ou défaillance d une station à simple attachement 50

51 Reconfiguration (2/2) Coupure entre stations à double attachement ou défaillance d une station à double attachement 51

52 Format des trames FDDI (1/2) 52

53 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, LLC définit 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 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 53

54 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) 54

55 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 55

56 Exemple de fonctionnement 56

57 Gestion 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 57

58 Performances 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 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 58

59 Interconnexion 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 59

60 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 60

61 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

62 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) 62

63 Arbre 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) 63

64 Exemple d arbre recouvrant (1/2) 64

65 Exemple d arbre recouvrant (2/2) 65

66 Routage 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 66

67 Champ d information de routage (RI) Type de trame Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod 2003 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, ou octets) 67

68 Découverte de route ARB (1/2) 68

69 Découverte de route ARB (2/2) 69

70 Découverte de route SRB (1/2) 70

71 Découverte de route SRB (2/2) 71

72 Principe 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) 72

73 Caractéristiques 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 73

74 Commutation 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) 74

75 Commutateur (LAN switch) Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

76 Réseaux locaux virtuels (VLAN) Segmentation en réseaux logiques indépendants, liée à des considérations d organisation plutôt que d emplacement géographique Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

77 Types 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) Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod

78 Identification 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 Source : C. Servin Réseaux et Télécoms Dunod