TCP/IP. I) Fonctionnement d un appareil dans un réseau à commutation de paquet: Modèle OSI

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1 TCP/IP I) Fonctionnement d un appareil dans un réseau à commutation de paquet: Modèle OSI On a vu les 2 types principaux de commutation: Commutation de paquet Commutation de circuit traitements successifs dépendant du protocole et des autres communications => imprévisible car on partage les ressources mais sans savoir avec qui. établir un chemin privé => Une fois établi on le garde, on ne fait que transmettre d un bout à l autre des données => On est sûr de disposer des ressources de transmission en permanence. La commutation de circuit est adaptée au transfert de la voix car c est une transmission temps réel ( pas de trous dans la transmission ou de variation ). Le pari de la voix sur IP est de faire passer ce type de communication temps réel sur un réseau à commutation de paquet adaptée au transfert de données. Appareil électronique dans un réseau à commutation de paquet On peut schématiser l organisation d un appareil en commutation de paquet ( voir cours archi µp et transmi ) Mémoires UE µp UE Unité d échange Unité d échange L UE ( Unité d échange ) reçoit des signaux électriques sur son interface réseau. UE = UART pour port série, contrôleur USB pour USB, PIO ou PIA pour port parallèle, Contrôleur Ethernet pour, codec AMI pour TO/SO, codec HDB3 pour T2,... L UE tire des signaux des trames qu elle transmet au µp qui les stocke en mémoire. Il traite ces données quand il en a la capacité: - Analyse: Validité ( contrôle d erreur ), adresses, signification... - Modification des données pour les transmettre à l étape suivante - Transmission à l UE de sortie => Tronçon suivant de la transmission. Traitement des données échangées a) Niveau 1: Physique Pour transmettre à distance, on utilise un phénomène physique qui se propage. La représentation de l information s appelle un signal ( voir traitement du signal ). Le lien entre l information binaire ( 0 et 1 ) et l évolution du phénomène physique est le niveau 1. Exemples: Codage NRZ: 0 = un niveau sur tout le bit, 1 = un autre niveau. ( pour un port série: 1 = -12V, 0 = +12V ) 1

2 Codage Manchester utilisé en 0 = front montant 1 = front descendant Exemple: Réseau sur câble coaxial 10 Mbit/s. b) Niveau 2: Liaison ( trame ) Protocole utilisé entre 2 appareils successifs dans la transmission. Il comprend surtout - un moyen de synchroniser ( trouver le début de trame ), - un moyen de détecter des erreurs. - un découpage en champs qui ont un sens ( code contenu dans champ = demande d action ou réponse ), - une manière d enchaîner les actions. c) Niveau 3: Réseau ( paquet ) Protocole utilisé entre source et destinataire dans la transmission. Il comprend surtout - un moyen de détecter des erreurs. - un découpage en champs qui ont un sens ( code contenu dans champ = demande d action ou réponse ), - une manière d enchaîner les actions. d) Exemple Ethernet au niveau 2, IPv4 et IPv6 au niveau 3: 2

3 TRAME ETHERNET et ETHERNET Préambule Sof adr adr Longueur DSAP SSAP Ctrl Org Type Données FCS desti source / Type Code 7 oct à MAC LLC SNAP Le LSB est transmis en premier. SOF = Start of Frame delimiter. Longueur = Nombre d octets dans la trame sans le contrôle d erreur SAUF si Longueur/Type >1536 ( 0600H), ce champ est type et on n a pas les champs au dessus. Si le type est: 0800H: Données = Datagramme IP 0806H: Données = 28 octets ARP + 10 octets PAD de bourrage pour avoir au moins 38 octets ( recherche ADR MAC pour une IP ) 0835H: Données = 28 octets RARP + 10 octets PAD de bourrage pour avoir au moins 38 octets PAQUET IPv4 Version long entête TOS type of service longueur totale identification flags fragment offset TTL durée de vie Protocole Somme contrôle d entête adr IP source adr IP destinataire 4 bits 4 bits 8 bits 16 bits 16 bits 3 bits 13 bits 8 bits 8 bits 16 bits 32 bits 32 bits paquet 1 MSB=bit0 LSB=bit31 paquet 2 paquet 3 paquet 4 paquet 5 Entête IPv4 Pour l entête la transmission se fait en format grand indien : D abord bit 0 à 7 puis 8 à15, puis 16 à 23,... longueur entête = nombre de mots de 32 bits composant l entête = 5 + options TOS en Ipv4 = 3 bits de priorité du datagramme, bit D (délai), bit T (débit), bit R (fiabilité), bit C (coût), 3 bits non utilisés. TTL ( time to live ): Nombre de sauts ( passage de routeurs ) avant élimination du paquet options données Si le protocole est: 6: Données du paquet IP = segment TCP ( telnet, ftp, smtp,... ) 17: Données du paquet IP = segment UDP ( dns, snmp,... ) 1: Données = ICMP ( ping ) PAQUET IPv6 version Classe de trafic ( priorité ) Label du flux ( flow label ) longueur paquet après entête (payload length) entête suivante limite saut de routage (hop limit) 4 bits 8 bits 20 bits 16 bits 8 bits 8 bits 128 bits 128 bits paquet 1 de 4 octets MSB=bit0 LSB=bit31 paquet 2 de 4 octets paq 3 paq 4 paq 5 paq 6 paq 7 paq 8 paq 9 Entête IPv6 adr IP source adr IP destinataire options données paq 10 3

4 L entête Ipv6 est simplifiée: On garde ToS qui est enrichi en Classe de trafic ( diffserv ) => QoS, Longueur totale ( payload lenght ) TTL => Hop limit les adresses qui passent de 4 à 16 octets. «Entête suivante» permet d enrichir l entête en cas de besoin ( hop by hop header, end to end header, routing header, authentification header,... ). Exemple LAN Ethernet Routeur RNIS Serveur RAS avec carte RNIS PC Site 1 LAN Ethernet Site 2 Serveur d applications Une entreprise qui a mis en réseau 2 sites. Un PC du site 1 peut accéder aux données du serveur sur le site 2. Au niveau des protocoles, cet exemple correspond à logiciel couches routeur Serveur RAS supérieurs RNIS + adaptateur RNIS IP réseau LAN réseau WAN RNIS réseau LAN PC liaison 2 PPP liaison 1 liaison 3 serveur d appli adr IP réseau 1 adr IP source IP destinataire IP IP IP IP IP IP Ethernet Ethernet PPP PPP Ethernet Ethernet Manchester Manchester AMI-NRZ AMI-NRZ Manchester Manchester 4

5 Traitements réalisés selon les appareils Niveau physique Niveau liaison Niveau réseau HUB remise en forme retransmission à tous COMMUTATEUR ( SWITCH ) remise en forme décodage de trame analyse de contrôle d erreur si erreur élimination de trame sinon analyse adr niveau 2 retransmission vers adr desti remise en forme ROUTEUR décodage de trame analyse de contrôle d erreur si erreur élimination de trame sinon analyse adr niveau 2 analyse du paquet décodage du paquet analyse adr niveau 3 ajout protocole niveau 2 retransmission vers adr desti II) Sources de perte de qualité en commutation de paquet On a vu comment se faisait la transmission. Quelles en sont les conséquences en terme de qualité? va créer Codec Distorsion du signal Ligne de Transmission Perte de paquet Perte de Qualité Congestion Temps de latence du réseau ( latency ) Commutation Routage Gigue ( Jitter = variation du temps de latence ) Perte de paquet: - Si l on détecte une erreur ( ne recevant pas d acquittement l émetteur renverra ) à cause de déformation sur la ligne. - Si la mémoire de l appareil est remplie ( congestion ou dépassement de capacité de traitements ), il supprime des paquets pour fonctionner. Distorsion du signal: - Au codage, en particulier pour les bas débit, on créera une distorsion entre signal codé et réel. - Les pertes de paquets créeront une distorsion entre signal codé et réel. 5

6 Temps de latence: Temps mis pour transmettre. - Temps de codage du codec, - Temps de propagation de la ligne de transmission, - Temps d attente dans les mémoires des appareils avant traitement. Protocoles de la pile TCP/IP Logiciel Ping Telnet, Rlogin, FTP, SMTP Traceroute DNS, TFTP, Bootp, SNMP UDP et ICMP 4 TCP UDP ICMP 3 IP IGMP 2 ARP Ethernet RARP 1 Support physique 6

7 Câblage En Ethernet l'émission est sur la paire de fils 1,2, la réception sur la paire de fils 3,6. Il y a 2 types de câbles: Droits: D'un PC à un switch ou hub. Il croisera Tx vers Rx lui même en interne. 1 <-> 1 2 <-> 2 3 <-> 3 6 <-> 6 Croisés: Entre 2 terminaux ( D'un PC à un autre PC par exemple ). Il faut que l'émission de l'un aille vers la réception de l'autre => On croise 1 <-> 3 2 <-> 6 3 <-> 1 6 <-> 2 Dans tous les cas, pour bénéficier des effets du torsadage, il faut mettre 1 et 2 sur une même paire, 3 et 6 sur une autre. Tests élémentaires: 1) Niveau 1 physique : Vérifier que les diodes s'allument ( Lien actif ) Sinon vérifier le câble avec un testeur de câble. Pour faire un nouveau câblage: Regarder côté fil, le cran ou ergot du RJ45 en dessous 1 à gauche ( 1Tx+ 2 Tx- 3:Rx+ 6:Rx- ) Droit entre Terminal et Hub/Switch 1 paire 1 -> 1' 1 paire 3 -> 3' 2 -> 2' 6 -> 6' ( 3,6 sur la même paire pour que les fils soient torsadés ) Croisé entre 2 terminaux: 1 paire 1 -> 3' 1 paire 3 -> 1' 2 -> 6' 6 -> 2' 2) Niveaux 2,3 Ethernet/IP Vérifier que l'on a une config IP: ipconfig sous windows ou ifconfig sous linux. Tester que les appareils peuvent se joindre: Ping adr_ip Sinon vérifier les adresses IP, masques et adresse de passerelles. Même réseau? 3) Niveaux supérieurs Utiliser le logiciel correspondant à l'application. Si cela ne marche pas, pour faire le diagnostic utiliser un analyseur de protocole: Wireshark par exemple. ( souvent un pare-feu, un antivirus bloquent un port, ou il faut lier un port à une adresse privée: forwarder ou rediriger un port ) 7