M1 Informatique 2016/17. E. Godard. Couche Liaison de Données

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1 Réseaux M1 Informatique 2016/17 E. Godard Aix-Marseille Université Couche Liaison de Données

2 Vous êtes ici Vous êtes ici 7 OSI Application TCP/IP Application 6 5 Presentation Session Not present in the model Transport Network Data link Physical Transport Internet Host-to-network E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 3 / 54

3 La Couche OSI Liaison de Données Objectifs de la Couche Liaison Objectifs de la Couche Liaison En s appuyant sur la couche physique, la couche Liaison de Données doit offrir une connexion locale à la couche Réseau connexion un-vers-un (unicast) un-vers-plusieurs (multicast) un-vers-tous = diffusion (broadcast) fiable ou non utilisant un espace de nom local Comme cette couche s appuie sur la couche physique, elle doit fréquemment gérer les conséquences des imperfections de la couche physique. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 4 / 54

4 La Couche OSI Liaison de Données Exemples de Protocoles Couche 2 Exemples de Protocoles Couche 2 Ethernet MPLS (Multiprotocol Label Switching) HDLC (High-Level Data Link Control) FDDI (Fiber Distributed Data Interface) PPP (Point-to-Point Protocol) G.hn (home networking)... E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 5 / 54

5 La Couche OSI Liaison de Données Des Sous-Couches pour la Couche Liaison Des Sous-Couches pour la Couche Liaison LLC : Contrôle Logique de la Liaison MAC : Contrôle d Accès au Médium : des protocoles adaptés aux spécificités des couches physiques sous-jacentes Network layer Packet Data link layer LLC MAC MAC LLC LLC Packet Packet MAC Physical layer Signal (a) (b) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 6 / 54

6 La Couche OSI Liaison de Données Ponts Ponts Host A Host B Network Pkt Bridge Pkt LLC Pkt Pkt Pkt MAC Pkt Pkt Pkt Pkt Physical Pkt Pkt Pkt Pkt Wireless LAN Pkt Pkt Ethernet??? Un pont vers E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 7 / 54

7 La Couche OSI Liaison de Données Aparté : Matériel Réseau Aparté : Matériel Réseau Couche OSI Application Transport Réseau Liaison Physique Matériel passerelle applicative passerelle transport routeur commutateur, pont concentrateur,répéteur E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 8 / 54

8 La Couche OSI Liaison de Données Aparté : Matériel Réseau Aparté : Matériel Réseau Couche OSI Application Transport Réseau Liaison Physique Matériel passerelle applicative passerelle transport routeur commutateur, pont concentrateur,répéteur A bien connaître!! E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 8 / 54

9 La Couche OSI Liaison de Données Types de Connexion Types de Connexion Service sans connexion et sans acquittement couche physique très fiable ou erreurs corrigées par les couches supérieures ou données supportant ces erreurs Ex : LAN, flots temps réels, voix Service sans connexion et avec acquittement message est arrivé réémission possible émetteur sait si le Service avec connexion => service fiable établissement de la connexion numérotation des messages chaque message est envoyé et reçu une seule fois l ordre des messages est respecté E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 9 / 54

10 La Couche OSI Liaison de Données Services Détaillés de la Couche Liaison de Données Services Détaillés de la Couche Liaison de Données organisation des données ( => trames ) Synchronisation services de la sous-couche LLC services de la sous-couche MAC E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 10 / 54

11 La Couche OSI Liaison de Données Types d Erreurs Types d Erreurs E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 11 / 54

12 La Couche OSI Liaison de Données Types d Erreurs Types d Erreurs 1 Erreur de modification : la séquence de bits reçus est différente de celle émise. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 11 / 54

13 La Couche OSI Liaison de Données Types d Erreurs Types d Erreurs 1 Erreur de modification : la séquence de bits reçus est différente de celle émise. 2 Erreur d omission : la séquence de bits n est pas reçue E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 11 / 54

14 La Couche OSI Liaison de Données Types d Erreurs Types d Erreurs 1 Erreur de modification : la séquence de bits reçus est différente de celle émise. 2 Erreur d omission : la séquence de bits n est pas reçue 3 Erreur d addition : une séquence de bits est reçus alors qu aucune n avait été émise. (également duplication) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 11 / 54

15 La Couche OSI Liaison de Données La Sous-Couche LLC La Sous-Couche LLC Rôle E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 12 / 54

16 La Couche OSI Liaison de Données La Sous-Couche LLC La Sous-Couche LLC Rôle 1 contrôle des erreurs (omissions) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 12 / 54

17 La Couche OSI Liaison de Données La Sous-Couche LLC La Sous-Couche LLC Rôle 1 contrôle des erreurs (omissions) 2 contrôle de flux E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 12 / 54

18 La Couche OSI Liaison de Données La Sous-Couche d Accès au Médium La Sous-Couche d Accès au Médium Rôle Adressage physique (adresse MAC) Détection/Correction d erreurs (modification) Adaptation au canal gestion des collisions taille maximale de trame => optimisation de l utilisation du canal E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 13 / 54

19 Mise en Trame Trames Trames On appelle trames les messages de la couche liaison de données. La délimitation des trames n est pas triviale Des espaces ne suffisent pas Longueurs fixes ou variables? => bourrage éventuel Délimitations explicites : comptage de caractères caractères de début/fin (=> transparence) utilisation de séquences physiques non-codante. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 14 / 54

20 Mise en Trame Transparence Transparence Si l on utilise un caractère (suite de bits) particulier pour indiquer la fin d une trame, il ne faut pas que ce caractère apparaisse à l intérieur des données encapsulées. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 15 / 54

21 Mise en Trame Transparence Transparence Si l on utilise un caractère (suite de bits) particulier pour indiquer la fin d une trame, il ne faut pas que ce caractère apparaisse à l intérieur des données encapsulées. 1 Aucune garantie sur le contenu E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 15 / 54

22 Mise en Trame Transparence Transparence Si l on utilise un caractère (suite de bits) particulier pour indiquer la fin d une trame, il ne faut pas que ce caractère apparaisse à l intérieur des données encapsulées. 1 Aucune garantie sur le contenu 2 => si ce caractère apparait, il est modifié pour qu il n y ait pas de confusion possible E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 15 / 54

23 Mise en Trame Transparence Transparence Si l on utilise un caractère (suite de bits) particulier pour indiquer la fin d une trame, il ne faut pas que ce caractère apparaisse à l intérieur des données encapsulées. 1 Aucune garantie sur le contenu 2 => si ce caractère apparait, il est modifié pour qu il n y ait pas de confusion possible 3 cette modification doit être inversée à la réception E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 15 / 54

24 Mise en Trame Transparence Transparence Si l on utilise un caractère (suite de bits) particulier pour indiquer la fin d une trame, il ne faut pas que ce caractère apparaisse à l intérieur des données encapsulées. 1 Aucune garantie sur le contenu 2 => si ce caractère apparait, il est modifié pour qu il n y ait pas de confusion possible 3 cette modification doit être inversée à la réception E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 15 / 54

25 Mise en Trame Transparence Transparence Si l on utilise un caractère (suite de bits) particulier pour indiquer la fin d une trame, il ne faut pas que ce caractère apparaisse à l intérieur des données encapsulées. 1 Aucune garantie sur le contenu 2 => si ce caractère apparait, il est modifié pour qu il n y ait pas de confusion possible 3 cette modification doit être inversée à la réception Exemple : Si le caractère est , on insère systématiquement un bit 0 après 5 1 consécutifs dans le contenu. A la réception, le 0 qui succède à 5 1 consécutifs est supprimé => => => => E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 15 / 54

26 Mise en Trame Séquence Physique Non-Codante : Codage Manchester Séquence Physique Non-Codante : Codage Manchester Pour distinguer, un 0 d une absence de message, on code 0 par l alternance de deux tensions et 1 par l alternance inverse. Bit stream (a) Binary encoding (b) Manchester encoding (c) Differential Manchester encoding Transition here indicates a 0 Lack of transition here indicates a 1 E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 16 / 54

27 Gestion des Erreurs Problématique Problématique Aucun système physique ne peut être parfait et il est indispensable de prendre en compte les erreurs potentielles. Rappel : si le signal est fiable à 99, %, il se produira une erreur par seconde si la vitesse d émission est de 1Gb/s. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 17 / 54

28 Gestion des Erreurs Détections/Corrections des Erreurs Détections/Corrections des Erreurs Principe : redondance d information La redondance peut se faire par concaténation d une valeur de contrôle insertion transformation E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 18 / 54

29 Gestion des Erreurs Codes Codes Code ensemble de mots pouvant être émis efficacité algorithmique vs robustesse : respect d une règle simple permettant de donner une structure robuste => mathématiques avancées Inconvénients : réduction du débit utile quand tout va bien on ne peut détecter toutes les erreurs : erreurs résiduelles E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 19 / 54

30 Gestion des Erreurs Détection : Bit de Parité Détection : Bit de Parité Code : Code = mots binaires de 8 bits dont le nombre de bits à 1 est pair. Fonctionnement : mot à émettre : (7 bits) émission de M = réception de M si M Code => OK sinon => erreur NB erreur résiduelle possible si plus d une erreur lors de la transmission. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 20 / 54

31 Gestion des Erreurs Correction des Erreurs Correction des Erreurs Principe : redondance d information supplémentaire permettant de détecter et corriger les erreurs sans retransmission. Même avantages et inconvénients que précédemment limite théorique Théorème de Shannon (cf Cours 1bis) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 21 / 54

32 Gestion des Erreurs Correction des Erreurs Correction des Erreurs Principe : redondance d information supplémentaire permettant de détecter et corriger les erreurs sans retransmission. Même avantages et inconvénients que précédemment limite théorique Théorème de Shannon (cf Cours 1bis) presqu atteinte par les turbocodes. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 21 / 54

33 Gestion des Erreurs Principe de la Correction d Erreur Principe de la Correction d Erreur Emission du mot M Code Réception du mot M Si M Code => OK Sinon corriger : trouver un mot M proche de M Erreurs résiduelles : ne pas détecter l erreur (M M Code) mauvaise correction (M M) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 22 / 54

34 Gestion des Erreurs Comment Construire un Code Correcteur Comment Construire un Code Correcteur E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 23 / 54

35 Gestion des Erreurs Comment Construire un Code Correcteur Comment Construire un Code Correcteur 1 Un bon code est un ensemble qui remplit régulièrement l espace de tous les mots E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 23 / 54

36 Gestion des Erreurs Comment Construire un Code Correcteur Comment Construire un Code Correcteur 1 Un bon code est un ensemble qui remplit régulièrement l espace de tous les mots 2 distance de Hamming entre deux mots binaires x et y (de même taille) est le nombre de 0 à changer en 1 et inversement pour passer de x à y. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 23 / 54

37 Gestion des Erreurs Comment Construire un Code Correcteur Comment Construire un Code Correcteur 1 Un bon code est un ensemble qui remplit régulièrement l espace de tous les mots 2 distance de Hamming entre deux mots binaires x et y (de même taille) est le nombre de 0 à changer en 1 et inversement pour passer de x à y. 3 structure régulière avec des propriétés fines => structures mathématiques. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 23 / 54

38 Gestion des Erreurs Exemples de Codes Détecteurs et Correcteurs Exemples de Codes Détecteurs et Correcteurs Exemples : Code de Hamming Codes linéaires Codes polynomiaux Turbocodes E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 24 / 54

39 Gestion des Erreurs Exemple des Codes Polynomiaux Exemple des Codes Polynomiaux On identifie une suite de bits avec un polynôme P(X ) de F 2 [X ]. La séquence de contrôle correspond au reste de la division euclidienne de X k P(X ) par un polynôme (particulièrement) bien choisi Q(X ) de degré k. Ainsi les mots du codes sont exactement les multiples de Q(X ). On a X k P(X ) = U(X ) Q(X ) + R(X ) donc X k P(X ) + R(X ) = U(X ) Q(X ). On envoie la séquence binaire correspondant à X k P(X ) + R(x). pour Q(X ) = X + 1 on retrouve le code de parité! CRC-32 : Q(X ) = X 32 + X 26 + X 23 + X 22 + X 16 + X 12 + X 11 + X 10 + X 8 + X 7 + X 5 + X 4 + X 2 + X + 1 E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 25 / 54

40 Gestion des Erreurs Pour Résumer Pour Résumer Détection : moins de bits de contrôle retransmission du message entier en cas de détection d erreurs Correction : plus de bits de contrôle pas de retransmission => compromis débit utile / coût retransmission E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 26 / 54

41 Gestion des Pertes Problématique Problématique E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 27 / 54

42 Gestion des Pertes Problématique Problématique 1 La trame est complètement perdue E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 27 / 54

43 Gestion des Pertes Problématique Problématique 1 La trame est complètement perdue 2 => ACK accusé de réception E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 27 / 54

44 Gestion des Pertes Problématique Problématique 1 La trame est complètement perdue 2 => ACK accusé de réception 3 Mais si l accusé de réception se perd? E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 27 / 54

45 Gestion des Pertes Problématique Problématique 1 La trame est complètement perdue 2 => ACK accusé de réception 3 Mais si l accusé de réception se perd? 4 On les numérote E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 27 / 54

46 Gestion des Pertes Problématique Problématique 1 La trame est complètement perdue 2 => ACK accusé de réception 3 Mais si l accusé de réception se perd? 4 On les numérote 5 mais a-t-on assez de numéros? E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 27 / 54

47 Gestion des Pertes Problématique Problématique 1 La trame est complètement perdue 2 => ACK accusé de réception 3 Mais si l accusé de réception se perd? 4 On les numérote 5 mais a-t-on assez de numéros? 6?...? E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 27 / 54

48 Gestion des Pertes Protocole du Bit Alterné : Principes Protocole du Bit Alterné : Principes E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 28 / 54

49 Gestion des Pertes Protocole du Bit Alterné : Principes Protocole du Bit Alterné : Principes 1 Communication unidirectionnelle E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 28 / 54

50 Gestion des Pertes Protocole du Bit Alterné : Principes Protocole du Bit Alterné : Principes 1 Communication unidirectionnelle 2 Envoyer et attendre (... un accusé de réception) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 28 / 54

51 Gestion des Pertes Protocole du Bit Alterné : Principes Protocole du Bit Alterné : Principes 1 Communication unidirectionnelle 2 Envoyer et attendre (... un accusé de réception) envoyer(m,seq) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 28 / 54

52 Gestion des Pertes Protocole du Bit Alterné : Principes Protocole du Bit Alterné : Principes 1 Communication unidirectionnelle 2 Envoyer et attendre (... un accusé de réception) envoyer(m,seq) declenchertemporisation() E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 28 / 54

53 Gestion des Pertes Protocole du Bit Alterné : Principes Protocole du Bit Alterné : Principes 1 Communication unidirectionnelle 2 Envoyer et attendre (... un accusé de réception) envoyer(m,seq) declenchertemporisation() si recevoir() == ACK(M) seq++;(* gerer suivant(m) *) sinon envoyer(m,seq) (* et recommencer...*) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 28 / 54

54 Gestion des Pertes Protocole du Bit Alterné : Principes Protocole du Bit Alterné : Principes 1 Communication unidirectionnelle 2 Envoyer et attendre (... un accusé de réception) envoyer(m,seq) declenchertemporisation() si recevoir() == ACK(M) seq++;(* gerer suivant(m) *) sinon envoyer(m,seq) (* et recommencer...*) 3 Si le message de ACK(M) est perdu, on va retransmettre M alors qu il a été correctement reçu => duplication => numéro de séquence seq E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 28 / 54

55 Gestion des Pertes Protocole du Bit Alterné : Principes Protocole du Bit Alterné : Principes 1 Communication unidirectionnelle 2 Envoyer et attendre (... un accusé de réception) envoyer(m,seq) declenchertemporisation() si recevoir() == ACK(M) seq++;(* gerer suivant(m) *) sinon envoyer(m,seq) (* et recommencer...*) 3 Si le message de ACK(M) est perdu, on va retransmettre M alors qu il a été correctement reçu => duplication => numéro de séquence seq 4 Combien de bits pour coder seq? E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 28 / 54

56 Gestion des Pertes Protocole du Bit Alterné : Principes Protocole du Bit Alterné : Principes 1 Communication unidirectionnelle 2 Envoyer et attendre (... un accusé de réception) envoyer(m,seq) declenchertemporisation() si recevoir() == ACK(M) seq++;(* gerer suivant(m) *) sinon envoyer(m,seq) (* et recommencer...*) 3 Si le message de ACK(M) est perdu, on va retransmettre M alors qu il a été correctement reçu => duplication => numéro de séquence seq 4 Combien de bits pour coder seq? 5 Ce problème se pose seulement entre un message et le suivant, pas entre le prédécesseur et le suivant => il suffit d avoir seq {0, 1}, => ACK0, ACK1 E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 28 / 54

57 Contrôle de Flux Objectifs du Contrôle de Flux Objectifs du Contrôle de Flux Principe : Asservir la vitesse de l émission aux capacités de réception. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 29 / 54

58 Contrôle de Flux Objectifs du Contrôle de Flux Objectifs du Contrôle de Flux Principe : Asservir la vitesse de l émission aux capacités de réception. idée : utilisation d une fenêtre d émission glissante messages et acquittements sont numérotés un certain nombre de messages peuvant être émis avant attente acquittement un acquittement positif de valeur k acquitte tous les messages de numérotation inférieure ou égale à k sinon : NACK => demande de retransmission d un message donné, fenêtre de retransmission Inconvénients : simpliste risque de duplication risque de pertes si les fenêtres ne sont pas bien calculées dynamiquement. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 29 / 54

59 Contrôle de Flux Méthode de Vérification Méthode de Vérification Batterie de tests Preuve mathématique Preuve assistée Vérification formelle Ex : Réseaux de Petri A 1 B 2 E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 30 / 54

60 Contrôle de Flux Réseaux de Petri Réseaux de Petri Emit 0 Wait for Ack 0 A 1 2 C: Seq 0 on the line D: Ack on the line E: Seq 1 on the line C 5 Loss Timeout Reject F 10 Process 0 Expect 1 Emit 1 3 D Ack 11 Process 1 Wait for Ack 1 B 4 Timeout 6 Loss E 1 9 Reject 1 G Expect 0 7 Loss Sender's state Channel state Receiver's state Exemple pour le protocole du bit alterné. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 31 / 54

61 Accès au Canal de Communication Collisions Electriques Collisions Electriques On parle d une collision lorsque deux émetteurs tentent d accéder simultanément au canal de communication. Controller Core Controller Transceiver cable Vampire tap Transceiver + controller Twisted pair Transceiver Connector Hub (a) (b) (c) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 32 / 54

62 Accès au Canal de Communication Accès Aléatoire avec Ecoute Accès Aléatoire avec Ecoute CSMA : Carrier Sense Multiple Access écouter le canal avant d émettre si occupé, différer l émission problème : il peut subsister des collisions en cours d émission CSMA avec détection de collision : CSMA/CD à l écoute préalable on ajoute l écoute pendant la transmission Réémission au bout d un temps aléatoire Utilisé par Ethernet, normalisation ISO Algorithme : les stations écoutent le canal si le canal est libre, elles commencent à émettre Quand une collison est détectée : envoi de signaux spéciaux appelés bits de bourrage (jam32) Réémission après un temps aléatoire E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 33 / 54

63 Accès au Canal de Communication Accès Aléatoire avec Ecoute (suite) Accès Aléatoire avec Ecoute (suite) La tranche canal : Durée s écoulant entre l instant d émission des premiers bits et le moment où l émetteur est sûr que son message est complètement transmis T c = 2 délai de propagation Round trip delay : temps de détection de la collision tps aller + tps retour + tps jam E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 34 / 54

64 Accès au Canal de Communication Collisions Electromagnétiques Collisions Electromagnétiques A wants to send to B but cannot hear that B is busy Range of C's radio B wants to send to C but mistakenly thinks the transmission will fail Range of A's radio A B C C is transmitting A A is transmitting B C (a) (b) l émission est en général incompatible avec la réception, c est-à-dire qu il n est pas possible de détecter les collisions. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 35 / 54

65 Accès au Canal de Communication Esquive des Collisions (CSMA/CA) Esquive des Collisions (CSMA/CA) A wants to send to B B wants to send to C but cannot hear that but mistakenly thinks B is busy the transmission will fail Range Range of C's of A's radio radio A B C C is transmitting A B C A is transmitting (a) (b) A RTS Data B CTS ACK C NAV D NAV Time RTS (Ready To Send) : déclaration d intention de l émetteur CTS (Clear to Send) : le récepteur est disponible NAV : non disponible pour émettre E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 36 / 54

66 Accès au Canal de Communication Attente Variable Attente Variable Le temps d attente après occupation du canal est variable suivant le mode utilisé : DIFS : Distributed Inter Frame Space PIFS : Point Inter Frame Space Control frame or next fragment may be sent here SIFS PIFS DIFS PCF frames may be sent here DCF frames may be sent here Bad frame recovery done here EIFS ACK Time E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 37 / 54

67 Protocoles de Liaison de Données Ethernet Ethernet famille de protocoles compatibles définis par IEEE transmission de paquets de taille variable dans des réseaux filaires et non filaires Rappel : IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers est une association professionnelle constituée d ingénieurs électriciens, d informaticiens, de professionnels du domaine des télécommunications, etc. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 38 / 54

68 Protocoles de Liaison de Données Ethernet filaire Ethernet filaire Norme : réseau local bande de base avec méthode d accès CSMA/CD (détaillé précédemment) variantes : Câble Longueur Nbre stations 10base2 coaxial fin 200m baseT paire torsadée 100m baseFX fibre optique 2000m 1024 E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 39 / 54

69 Protocoles de Liaison de Données Ethernet : Caractéristiques Ethernet : Caractéristiques Débit Nominal : 10/100Mbits/s Transmission en bande de base avec codage Manchester (±2, 5V en 10BASE-T) sur câble catégorie 5 : deux paires utilisées E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 40 / 54

70 Protocoles de Liaison de Données Ethernet Gigabit Ethernet Gigabit fibre optique paire torsadée 1000BASE-LX en mode single 5 km 1000BASE-T 4 paires utilisées sur un câble catégorie 5 et supérieure 100 m vers l infini et au-delà norme IEEE 802.3ba : 40 Gb/s et 100 Gb/s normalisé en E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 41 / 54

71 Protocoles de Liaison de Données Ethernet : niveau MAC Ethernet : niveau MAC Rappel : Fonctions sous-niveau MAC mise en trame adressage détection erreur réaction aux signaux d occupations du canal/collisions Format de la trame : ou 6 2 ou préamb. dél. Adresse Adresse type ou Données + remplissage dest. source longueur E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 42 / 54

72 Protocoles de Liaison de Données Ethernet : les Champs Ethernet : les Champs Préambule : => synchro bit Délimiteur : => synchro octet/trame Adresse destination : sur 6 octets en général, si tous les bits sont à 1 => diffusion Longueur : au minimum 64 octets Bourrage : si la longueur des données est insuffisante Contrôle : CRC-32 E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 43 / 54

73 Protocoles de Liaison de Données Adresses Ethernet Adresses Ethernet Adresses uniques sur 48 bits (attribuées à la fabrication) 3 types d adresse reconnue par le coupleur adresse physique d un coupleur EUI bits fabricant (OUI attribué par l IEEE) 24 bits n de série diffusion générale (broadcast) FF:FF:FF:FF:FF:FF diffusion multidestinataires (multicast) (bit de point faible du premier octet à 1) 01:80:C2:00:00:00 E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 44 / 54

74 Protocoles de Liaison de Données Arbre Couvrant Ethernet Arbre Couvrant Ethernet Pour des raisons d efficacité, on organise un segment en arbre grâce à des commutateurs qui filtre le traffic. E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 45 / 54

75 Protocoles de Liaison de Données Arbre Couvrant Ethernet Arbre Couvrant Ethernet Pour des raisons d efficacité, on organise un segment en arbre grâce à des commutateurs qui filtre le traffic. RP port racine DP port désigné BP port bloqué E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 46 / 54

76 Protocoles de Liaison de Données Récapitulatif : Ethernet Filaire Récapitulatif : Ethernet Filaire Processus Ponts, Commutateurs, Stations Communication message Nommage adresse MAC Synchronisation protocoles de gestion du flux Cache et Réplication N/A Tolérance aux Défaillances Codes détecteurs et correcteurs - Protocoles de gestions des omissions Sécurité aucune (physique) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 47 / 54

77 Protocoles de Liaison de Données Transmissions sans fil Transmissions sans fil Pragmatisme vs modèle OSI : Audio Applications/Profiles Other Service RFcomm Telephony LLC discovery Logical link control adaptation protocol Link manager Baseband Physical radio Control Application layer Middleware layer Data link layer Physical layer E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 48 / 54

78 Protocoles de Liaison de Données Bluetooth Bluetooth Bits Access code Header Data Bits Addr Type F A S Checksum The 18-bit header is repeated three times for a total of 54 bits E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 49 / 54

79 Protocoles de Liaison de Données : communication sans fil : communication sans fil Upper layers Sous-couche MAC Logical link control MAC sublayer Data link layer Bytes Infrared FHSS Trame DSSS a OFDM b HR-DSSS g OFDM Physical layer Frame control Dur- ation Address 1 Address 2 Address 3 Seq. Address 4 Data Che su Bits Version Type Subtype 1 To DS From DS MF Re- Pwr More W O Frame control try E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 50 / 54

80 Protocoles de Liaison de Données Déclinaisons du Déclinaisons du La norme principale est déclinée en améliorations : a wifi 5GHz haut débit 30Mbits/s b wifi débit 11Mbits/s, large base installée d i18n gestion de l allocation légale des fréquences e QoS gestion de la qualié de service f itinérance utiliser plusieurs point d accès successivement g wifi débit 54Mbits/s, majoritaire h Europe standard européen (hiperlan 2) i sécurité gestion cryptographique complète j Japon standard japonais n WWiSE très haut débit : 300Mbits/s Sans parler des améliorations propriétaires... E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 51 / 54

81 Protocoles de Liaison de Données Modes Modes Un réseau sans fil (WLAN) peut fonctionner en mode décentralisé : ad hoc en mode infrastructure : points d accès E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 52 / 54

82 Protocoles de Liaison de Données Récapitulatif : Ethernet Sans-fil Récapitulatif : Ethernet Sans-fil Idem Ethernet filaire + Processus répéteurs WDS Sécurité L interception passive étant très facile, il faut rajouter une couche de sécurité : WEP : cassé (2001) => protocoles plus sûrs E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 53 / 54

83 Protocoles de Liaison de Données Récapitulatif : Ethernet Sans-fil Récapitulatif : Ethernet Sans-fil Idem Ethernet filaire + Processus répéteurs WDS Sécurité L interception passive étant très facile, il faut rajouter une couche de sécurité : WEP : cassé (2001) => protocoles plus sûrs (?) WPA/WPA2 E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 53 / 54

84 Protocoles de Liaison de Données Récapitulatif : Ethernet Sans-fil Récapitulatif : Ethernet Sans-fil Idem Ethernet filaire + Processus répéteurs WDS Sécurité L interception passive étant très facile, il faut rajouter une couche de sécurité : WEP : cassé (2001) => protocoles plus sûrs (?) WPA/WPA2 cassé partiellement ( ) E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 53 / 54

85 Protocoles de Liaison de Données Récapitulatif : Ethernet Sans-fil Récapitulatif : Ethernet Sans-fil Idem Ethernet filaire + Processus répéteurs WDS Sécurité L interception passive étant très facile, il faut rajouter une couche de sécurité : WEP : cassé (2001) => protocoles plus sûrs (?) WPA/WPA2 cassé partiellement ( ) =>cf Cours ultérieurs et option Cryptographie E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 53 / 54

86 Crédits Crédits Figures A. Tanenbaum. Libre d utilisation pour l enseignement Wikimedia CC-BY-SA E. Godard (Aix-Marseille Université) Réseaux Liaison de Données 54 / 54