Chapitre 3 : Normalisation des LAN : IEE802

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1 Chapitre 3 : Normalisation des LAN : IEE802 1

2 Réseaux locaux et modèle OSI Le modèle OSI est orienté réseau maillé La couche physique : Caractéristiques physique du support de communication. Communication point à point La couche liaison : Gestion de la connexion, détection et correction d'erreurs 2

3 Réseaux locaux et modèle OSI Problématiques des réseaux locaux par rapport au modèle OSI Comment relier plusieurs utilisateurs (hosts) avec des débits raisonnables (de 10Mbps à 10 Gbps) Multiplexage fréquentiel ou temporel ou statistique n'est pas toujours adaptés Comment gérer l'accès à un support de communication commun. Possibilité de diffusion peut-être désirable. La couche liaison doit au moins : Identifier les équipements sur un support partagé et gérer l'accès au support (droit de parole) 3

4 Réseaux locaux et modèle OSI La solution vient de la normalisation IEEE 802 4

5 Réseaux locaux et modèle OSI La solution vient de la normalisation IEEE 802 HDLC LAPB X25,... datagramme avec/sans acquitement CSMA/CD, CSMA/CA,... Token Ring, DQDB FDDI BNC Hubs Tranceivers LLC MAC PMI PMD Liaison Physique Paires torsadées, Câbles coaxiaux Fibre optique LLC : Logical Link Control MAC : Medium Access Control PMI : Physical Medium Independant PMD : Physical Medium Dependant 5

6 Normalisation Norme : «donnée de référence résultant d un choix collectif raisonné, en vue de servir de base d entente pour la solution de problèmes répétitifs». La norme précise les définitions relatives au : produits ou services, aux caractéristiques de qualité, aux méthodes d essais, etc. Norme : établie par des spécialistes, soumise pour observation aux milieux concernés, adoptée par vote publiée de façon à être accessible à tous. 6

7 Normalisation ISO : International Organization for Standardization. Organisation internationale non gouvernementale. Domaine très vaste. Plus de 90 pays en sont membres en ayant une filiale nationale (AFNOR en Fr) IEEE : Institute of Electronic and Electricity Engineers. L'IEEE s'est efforcé de normaliser depuis 1979 les réseaux locaux. Exemples de norme : GESTION DE RESEAU, LIEN LOGIQUE (LLC), RESEAU CSMA/CD IRTC (Internet Research Task Force) IETF (Internet Engineering Task Force) 7

8 Normalisation des LANs : IEEE 802 Le IEEE 802 est un comité de l'ieee qui décrit une famille de normes relatives au réseaux locaux et réseaux métropolitains. Plus spécifiquement, les normes IEEE 802 sont limités aux réseaux utilisant des paquets de tailles variables contrairement aux réseaux dans lesquels les données sont transmises dans des cellules de taille fixe et généralement courtes. Les services et les spécifications décrits par l'ieee 802 se réfèrent aux deux couches inférieures du modèle OSI. Dans les faits, l'ieee 802 découpe la couche liaison en deux sous-couches appelées Logical Link Control (LLC) et Media Access Control (MAC) 8

9 Normalisation des LANs : IEEE 802 9

10 Normalisation des LANs : IEEE 802 IEEE : Gestion des réseaux locaux, VLAN, authentification, IEEE : Distinction entre couche LLC et MAC IEEE : Couche média CSMA/CD Ethernet IEEE : Couche média CSMA/CA Token Bus et AppleTalk (dissous) IEEE : Couche média Token Ring (IBM) IEEE : Groupe de conseils sur les réseaux à grande distance MAN (DQDB ) (dissous) IEEE : Groupe de conseils sur les réseaux à large bande (dissous) IEEE : Groupe de conseils sur les réseaux sur fibre optique (dissous) IEEE : Réseaux à intégration de services comme RNIS (dissous) IEEE : Interopérabilité de la sécurité des LAN/MAN (dissous) IEEE : Réseaux sans fil : infrarouge, ASFI... 10

11 Normalisation des LANs : IEEE 802 IEEE : Réseaux locaux utilisant le mécanisme de demande de priorité (Demand Priority LAN, 100VG ou AnyLAN) IEEE : non utilisé IEEE : Réseaux et modems câble TV (dissous) IEEE : Réseaux privés sans fil (WPAN) comme Bluetooth IEEE : Réseaux sans fil à large bande BWAN (exemple le Wi-Max) IEEE : Réseaux de fibres optiques en anneau (RPR) IEEE : Groupe de conseils pour la normalisation des communications radioélectriques IEEE : Groupe de conseils sur la cohabitation avec les autres standards IEEE : Accès sans fil à bande large IEEE : Transfert automatique des liaisons indépendamment du média IEEE : Réseaux régionaux sans fil 11

12 Normalisation des LANs : IEEE : Architecture générale le modèle architectural en couche format des adresses techniques d interconnexion des réseaux par pontage : Logical Link Control relativement indépendante des équipements physiques gestion du transfert de données types de services : Type 1 : non connecté, sans acquittement. Type 2 : connecté avec acquittement (exemple HDLC). Type 3 : non connecté avec acquittement 12

13 Normalisation des LANs : IEEE : Standard d'ethernet considère les couches MAC et physique Débit : 10 Mbps à 10Gbps Support : Câbles coaxial Paire torsadée Fibre optique Méthodes d'accès : CSMA/CD, half-duplex, full-duplex 13

14 Normalisation des LANs : IEEE : Différence avec Ethernet considère la couche MAC et physique Niveau trame : sens différents pour le champ Longueur/type, longueur maximale d'une trame : 1518 (Ethernet) 1522 (IEEE) 14

15 Adressage IEEE 802 Les protocoles de niveau 2 doivent fonctionner sans configuration les configurations permettent d optimiser le fonctionnement du réseau. L adresse doit être unique sur le réseau local. Les utilisateurs doivent aussi pouvoir connecter leurs équipements sur n importe quel réseau. Pour assurer l unicité sur le réseau local, l unicité des adresses sera mondiale (Aucun risque de conflit) Une adresse est divisée en 2 parties : Une partie vendeur, achetée à l IEEE et garantie unique Une partie identificateur, que chaque fabriquant garanti unique Adressage identique quelque soit le protocole (Ethernet, WiFi,...) facilite l interconnexion des réseaux 15

16 Adressage IEEE 802 B8=0 individuelle B8=1 de groupe B7=0 Universelle. Administration globale des adresses B7=1 Locale. Administration des adresses propres aux réseaux 16

17 Adressage IEEE 802 Trois familles d adresses : point-à-point : désigne un seul équipement sur le réseau. diffusion généralisée (broadcast) désigne tous les équipements sur le réseau (FF-FF-FF-FF-FF-FF). diffusion restreinte (multicast) désigne un sous-ensemble d équipements (premier bit de l adresse à 1). Block MAC (hex) Vendeur Utilisation C CISCO SYSTEMS, INC. CISCO SYSTEMS Intel Corporation Intel Corporation Carte de réseau C2 IEEE COMMITTEE IEEE COMMITTEE Chair Protocoles Standard E USC INFORMATION SCIENCES INST USC INFORMATION SCIENCES INST INTERNET ASS'NED NOS.AUTHORITY Reserevé à l'iana pour des besoins spécif iue et comme adressage multicast 17

18 Adressage IEEE 802 Rappel sur les Classes d'adressage IP Classe A : ex : /8 (1-126) Classe B : ex : /16 ( ) Classe C : ex: /24 ( ) Classe D : ( ) Classe E : ( ) Envoi d'un Paquet IP multicast sur un LAN Problème: Quelle adresse MAC utiliser? Solution : utiliser les adresses multicast MAC de l'iana (Internet Assigned Numbers Authority) 18

19 Adressage IEEE 802 Envoi d'un Paquet IP multicast sur un LAN Principe de construction de l'adresse MAC d'un Paquet IP multicast (ou mappage IP sur MAC) Partie constructeur : E multicast de l'iana Partie série : On prends les 23bits de poids faible de l'adresse IP multicast On ajoute devant un bit à zéro 19

20 Protocole IEEE CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Carrier Sense : Détection de la Porteuse. Un équipement doit écouter le média avant de transmettre. S'il détecte qu'un autre équipement émet, il attend un temps donné avant de retenter. En absence de trafic, il transmet tout en écoutant. A la fin, l'équipement retourne à l'écoute. Multiple Access : Accès Multiple. Chaque équipement ayant à tout instant la possibilité de débuter une transmission de manière autonome. Il arrive que deux équipements émettent en même temps et une collision dans ce cas se produit. Collision Detection : Détection de Collision. Lors d'une collision, l'équipement arrête l'envoi de son paquet et tentera plus tard. Il attend pendant un délai aléatoire avant de réémettre. Pour ne pas saturer le réseau, après un certain nombre d'essais infructueux, le paquet est éliminé. 20

21 Protocole IEEE CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Jam Signal : Signal de Bourrage. Lorsqu'une collision se produit, les équipements émetteurs envoient un signal de bourrage (trame de taille entre 32 et 48 bit) pour notifier aux autres équipements la collision. Dans ce cas, l'algorithme de retransmission est mise en service 21

22 Protocole IEEE CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Binary Exponential Backoff (BEB) : Algorithme de retransmission aléatoire Oblige les équipements à arrêter la transmission pendant un temps aléatoire qui permet au signal de bourrage à se propager. A la fin de ce délai, les équipements se mettent Dans le mode "listening before transmit". Un temps de retransmission aléatoire garantit que les équipements impliqués dans la collision ne réémettent pas leur paquets au même moment (pas d autre collision). De plus, cette attente permet aux autres équipements de prendre la parole entre temps. 22

23 Protocole IEEE CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection 23

24 Protocole IEEE CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Algorithme de retransmission : Binary Exponential Backoff (BEB) Lors de la première collision, chaque station choisie un délai d'attente de retransmission entre 0 et 1 slot de temps. Lors de la deuxième collision, chaque station choisie un délai aléatoire entre les quatre slot : 0, 1, 2, 3 Lors de la troisième collision, chaque station choisie un délai aléatoire entre 0 et (2 3 1) slot, soit entre 0 à 7 slot. Lors de la nième collision (entre la quatrième et la quinzième collision), chaque station choisie un délai aléatoire entre 0 et (2 n 1) slot, La retransmission est stoppée après la 16ème tentative. 24

25 Protocole IEEE CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Binary exponential back-off algorithm : Démo avec Packet Tracer 25

26 Protocole IEEE CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Domain de collision : Ensemble des équipements atteignables par les trames émises par l'un des équipements. Domaine de broadcast : Ensemble des équipements atteignables par les trames dont l'adresse MAC destination est une adresse de broadcast Hub/répéteur : équipement de niveau 1 qui dupliquent le signal Augmentent considérablement le domaine de collision CSMA/CD est prévu pour gérer des domaines de collision limités (dégradation des performances pour un domaine large) Switch : équipement de niveau 2 qui duplique les trames broadcast Diminution du domaine de collision mais aucun effet sur le domaine de broadcast 26

27 Protocole IEEE CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Domaine de collision et domaine de broadcast : Hub et Switch 27

28 Protocole IEEE CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Domaine de collision et domaine de broadcast : Hub, Switch et Routeur 28

29 Protocole IEEE Format d'une trame Ethenet Préambule : permet la synchronisation : Codage Manchester Start of frame : Length/type : Si la valeur est inférieur à 600 hex, alors la taille exacte du champ donnée (802.2 Header and Data) Sinon, le numéro du protocole de la couche supérieure à qui la trame est destinée (exemple: IP, ARP) Frame Check Sequence (FCS) : code de contrôle d'erreurs 29

30 Protocole IEEE Temps relatif à Ethernet Temps d'émission «t» temps que met une station pour émettre une trame = taille trame /(débit) Temps slot «T» temps que met une pulsation électronique pour atteindre la station la plus éloignée du réseau (temps aller-retour). Relation entre «t» et «T» Pour détecter une collision : t doit être supérieur T Taille minimale d'une trame Ethernet 10Mbps, taille minimale d'une trame = 64octets = 10Mbps x T. 30

31 Protocole IEEE Temps relatif à Ethernet Latency (Latence) temps de propagation sur le média + Temps de traitement par les équipements intermédiaire (Hub, Switch) Interframe Spacing (espace inter-trame) 31

32 Protocole IEEE Mise en œuvre de CSMA/CD CSMA/CD est mis en œuvre dans topologie en bus pour émuler un bus avec un Hub avec un commutateur et un équipement Half-duplex (autonégociation) CSMA/CD n est pas mis en œuvre dans le cas d un Switch connecté à un équipement terminal full-duplex : suppression des contraintes de câblage augmentation des débits problème de contrôle de flux 32