CHAPITRE 5 - Tome 2. CSMA/CD Couche MAC & Couche Physique LAN - IEEE 802.3

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1 CHAPITRE 5 - Tome 2 CSMA/CD Couche MAC & Couche Physique LAN - IEEE LAN - IEEE Tome 2 1

2 PLAN Présentation : CSMA/CD Couche MAC Présentation Fonctions de contrôle Modèle procédurale Caractéristiques MAC à 10 Mbit/s Caractéristiques MAC à 100 Mbit/s Caractéristiques MAC à 1000 Mbit/s Primitives de service Couche Physique Norme IEEE Qui fait quoi? Modèle MAU Couche PLS 5 - LAN - IEEE Tome 2 2

3 Présentation : CSMA/CD Idée de base : «partager un câble» Partager un câble connecter les ordinateurs d un même site Trafic généré par ces ordinateurs de type bursty (arrive en rafale) + Communication de type multi-accès (partage du moyen de communication) Or une communication multi-accès nécessite une méthode d accès! Communication multi-accès Non-déterministe : Aloha, CSMA/CD 5 - LAN - IEEE Tome 2 3

4 Présentation : CSMA/CD Algorithme pour la transmission: Aloha I = 1 WHILE (I <= maxattempts) DO send packet wait for ACK or timeout IF ACK received THEN LEAVE wait for random time I ++ END DO 5 - LAN - IEEE Tome 2 4

5 Présentation : CSMA/CD CSMA 1) Écouter avant de transmettre (Carrier Sense Multiple Access) I = 1 WHILE (I <= maxattempts) DO listen until channel idle transmit immediatly wait for ACK or timeout IF ACK received THEN leave wait for random time /* collision */ I ++ END DO 5 - LAN - IEEE Tome 2 5

6 Présentation : CSMA/CD CSMA / CD 2) Détecter les collisions dès qu elles se manifestent (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) 3) ACK remplacés par «Collision Detection» I = 1 WHILE (I <= maxattempts) DO listen until channel idle transmit and listen wait until (end of transmission) or (collision detection) IF collision detected THEN stop transmitting ELSE wait for interframe delay leave wait random time I ++ END DO 5 - LAN - IEEE Tome 2 6

7 Chronogramme de CSMA / CD à l instant 0, A observe le canal et commence à transmettre car ce dernier est vide à l instant 2, Adétecte une collision, continue à transmettre 32 bits de collision («JAM») à l instant 0, B observe le canal avant t=t et le trouve vide et commence à transmettre à l instant 1, B détecte une collision, continue à transmettre 32 bits de collision («JAM») t2 à l instant 4, A observe le canal et recommence à transmettre la trame en attente. t1 3 4 à l instant 3, B observe le canal et recommence à transmettre la trame en attente. 5 - LAN - IEEE Tome 2 7

8 Chronogramme de CSMA / CD Temps aléatoire Les délais de retransmissions t1 et t2 (du chronogramme CSMA/CD) dépendent d un nombre tiré au sort : Algorithme de retransmission (procédure backoff) Avant une retransmission, Temps aléatoire est donné : r = random(0, 2k-1)*slotTime avec k = le nombre de collision slottime = Temps d un créneau Exemples Premier essai de retransmission - k=1; r=0 ou slottime Deuxième essai de retransmission - k=2; r=0, 1 *slottime, 2 *slottime ou 3*slotTime 5 - LAN - IEEE Tome 2 8

9 Chronogramme de CSMA / CD Taille minimale de la trame Doit être égale au nombre de bits transmis durant un aller-retour détection des collisions = nombre de bits transmis par une source durant le RTT (Round Trip Delay) maximum pour n importe quel réseau Ethernet 5 - LAN - IEEE Tome 2 9

10 Couche MAC : Présentation Par rapport au modèle OSI 5 - LAN - IEEE Tome 2 10

11 Couche MAC : Présentation Transmission du signal de 1 Mb/s à 1000 Mb/s Réseau en bande de base : une seule voie est utilisée pour la communication entre stations. Les spécifications Ethernet qui utilisent le terme BASE dans le nom se réfère à des réseaux en bande de base. 1 Mb/s : Bande de base 10 Mb/s : Bande de base et Large bande 100 Mb/s : Bande de base 1000 Mb/s Mb/s : Bande de base Réseau en lange bande : le support de transmission permet le partage de plusieurs voies de communication sur le même câble physique. 5 - LAN - IEEE Tome 2 11

12 Couche MAC : Présentation 2 modes d opérations : Half duplex et Full duplex Half duplex : 2 ou plusieurs stations partagent un support commun de transmission. Pour transmettre : Une station attend une période silencieuse sur le support pour envoyer le message. Si le message entre en conflit avec un autre message (émis par une autre station), alors chaque station continuent à transmettre pendant une période prédéfinie pour s assurer de la propagation de la collision sur lé réseau. Les stations restent silencieuses pendant un temps aléatoire avant de retransmettre Full duplex : 2 stations sont point à point et peuvent communiquer en simultanée. Pas de transmission différé, Pas de partage du support de transmission 5 - LAN - IEEE Tome 2 12

13 Couche MAC : Fonctions de contrôle 5 - LAN - IEEE Tome 2 13

14 Couche MAC : Fonctions de contrôle a1) a2) b1) b2) b3) Accepte une donnée de MAC Client et construit la trame. Présente un flot de bit sérialisé (données) à la couche Physique pour les transmettre sur le support. Note : s assure que la donnée passées est un multiple d octet. Réceptionne une série de bits (flot de bits) provenant de la couche physique. Présente au client MAC les trames qui sont issues de Broadcast ou adressées à la station locale. Se débarrasse de toutes les trames non adressées à la station locale (autre que brodcast) 5 - LAN - IEEE Tome 2 14

15 Couche MAC : Fonctions de contrôle c) d) En mode half duplex, diffère la transmission du flot de bits si le support est occupé. Ajoute un FCS (calculé) aux trames sortantes et vérifie les limites de la trame(min et max d octets) Frame Control Sequence = CRC de contrôle sur 32 bits (code 4 cyclique de degré 32) Limite min de la trame en nombre d octets = 64 octets Limite min de la trame en nombre d octets = 1518 octets e) Recalcule le FCS des trames entrantes (erreurs de transmission) et vérifie leurs limites (min et max d octets) 5 - LAN - IEEE Tome 2 15

16 Couche MAC : Fonctions de contrôle f) Retarde la transmission de la trame pour respecter la spécification «interframe gap period». g) En mode half duplex, arrête la transmission quand une collision est détectée. h) En mode half duplex, gère la retransmission après une collision jusqu à un une transmission OK et tant que la limite max de retransmission n est pas atteinte. 5 - LAN - IEEE Tome 2 16

17 Couche MAC : Fonctions de contrôle fi) j) k) En mode half duplex, force une collision pour s assurer de sa propagation à sur le réseau (message jam). Supprime les transmissions reçues qui ont une longueur de trame inférieure à la valeur minimale. Ajoute un préambule, les champs Start Frame Delimiter, DA, SA, Length/Type, le FCS calculé à toutes les trames et insère un champs PAD uniquement à la trame dont la longueur est inférieure à la valeur minimale. 5 - LAN - IEEE Tome 2 17

18 Couche MAC : Fonctions de contrôle k) (suite) 5 - LAN - IEEE Tome 2 18

19 Couche MAC : Fonctions de contrôle l) m) n) Efface le Préamble, les champs Start Frame Delimiter, DA, SA, Length/Type field, FCS, et PAD (si nécessaire) de la trame reçue. Ajoute des bits d extension à la première (ou la seule) trame d un «burst» s il est plus petit que le slottime pour le mode half duplex au dessus de 100 Mb/s. Dépouille les bits d extension des trames reçues pour le mode half duplex au dessus de 100 Mb/s. 5 - LAN - IEEE Tome 2 19

20 Couche MAC : Fonctions de contrôle Erreurs remontées au client MAC Si le nombre d octets de la trame est supérieure à la limite max Si le nombre d octets de la trame n est pas un nombre entier d octets Si le nombre d octets de la trame est inférieure à la limite min Si pas d égalité avec la valeur du FCS 5 - LAN - IEEE Tome 2 20

21 Couche MAC : Modèle procédurale 5 - LAN - IEEE Tome 2 21

22 Couche MAC : Caractéristiques MAC à 10 Mbit/s 5 - LAN - IEEE Tome 2 22

23 Couche MAC : Caractéristiques MAC à 100 Mbit/s 5 - LAN - IEEE Tome 2 23

24 Couche MAC : Caractéristiques MAC à 1000 Mbit/s 5 - LAN - IEEE Tome 2 24

25 Couche MAC : Primitives de service Modèle de la spécification de service 5 - LAN - IEEE Tome 2 25

26 Couche MAC : Primitives de service Primitive : MA_DATA.request Le Client MAC demande de remettre la donnée à une entité homologue ou à plusieurs entités homologues (groupe adresse) Syntaxe m_sdu, service_class) adresse MAC individuelle ou de groupe de l entité MAC destinataire adresse individuelle MAC est omise la couche MAC insère locale - m_sdu = unité de données à transmettre - service_class = indique la qualité de service demandée par le MAC client The CSMA/CD MAC protocol provides a single quality of service regardless of the service_class requested. 5 - LAN - IEEE Tome 2 26

27 Couche MAC : Primitives de service Primitive : MA_DATA.indication Informe le Client MAC une donnée est arrivée Syntaxe MA_DATA.indication m_sdu, reception_status) = adresse MAC individuelle ou de groupe de l entité MAC destinataire = adresse individuelle MAC - m_sdu = unité de données reçue par l entité MAC locale - reception_status = état de la trame reçue status = ReceiveOK trame sans erreur status = Lengtherror valeur du champ longueur (length) de la trame non correcte status = FrameError pas d égalité avec la valeur du FCS status = AlignementError trame erronée car FCS non correct et longueur non correcte 5 - LAN - IEEE Tome 2 27

28 Couche MAC : Primitives de service Primitive : MA_CONTROL.request (optionnelle) Le Client MAC demande des informations sur l état de l entité MAC locale Permet de remonter des informations sur la couche MAC Syntaxe MA_DATA.request(@dest, opcode, request_operand_list) = adresse MAC individuelle ou de groupe de l entité MAC destinataire - opcode = opération demandée par le Client MAC Clause 31 de IEEE request_operand_list = ensemble de paramètres lié à cette opération 5 - LAN - IEEE Tome 2 28

29 Couche MAC : Primitives de service Primitive : MA_CONTROL.indication (optionnelle) Informe le Client MAC sur l état de l entité MAC locale Réponse à une requête «MAC_Control» Indique par exemple : - un changement interne de l entité MAC (machine à états) Syntaxe MA_DATA.indication (opcode, request_operand_list) - opcode = opération demandée par le Client MAC Clause 31 de IEEE request_operand_list = ensemble de paramètres lié à cette opération 5 - LAN - IEEE Tome 2 29

30 Couche Physique : Norme IEEE LAN - IEEE Tome 2 30

31 Couche Physique : Qui fait quoi? 5 - LAN - IEEE Tome 2 31

32 Couche Physique : Qui fait quoi? Lien avec le Medium Modèle MAU (Medium Attachement Unit) Dépend du support physique (câble, connecteur, signal,..) 2 unités MDI (Medium Dependant Interface) PMA (Physical Medium Attachement) Lien avec la sous-couche PLS AUI (Attachement Unit Interface) Câble externe ou câble intégré à à la carte Ethernet Connu sous le nom de «câble transceiver» 5 - LAN - IEEE Tome 2 32

33 Couche Physique : Modèle MAU MAU (Medium Attachement Unit) Code/Décode le signal (autant de Transceiver que de médium) Connaît en permanence l'activité du support physique (Medium) 5 - LAN - IEEE Tome 2 33

34 Couche Physique : PLS PLS (Physical( layer Signaling) Réside dans la station Transmet/ Reçoit les données de la trame MAC Contrôle l accès au support physique (Medium) Primitives PLS Primitives ont un sens au niveau local uniquement. 2 catégories de primitives : «Peer to Peer» - émission/réception de la donnée «Sublayer to Sublayer» - information sur l état du Medium ou sur la validité de la donnée reçue 5 - LAN - IEEE Tome 2 34

35 Couche Physique : PLS Modèle de la spécification de service PHY PLS_DATA.indicate PLS_SIGNAL.indicate PLS_DATA.request PLS_DATA_VALID.indicate PLS_CARRIER.indicate 5 - LAN - IEEE Tome 2 35

36 Couche Physique : PLS Primitives «Peer to Peer» Elles permettent à l entité MAC d envoyer ou de recevoir un signal de type «Data» du Medium. PLS_DATA.request (OUTPUT_UNIT) L entité MAC demande à l entité PLS locale de - Transmettre un seul bit de données sur le support physique ou de Stopper la transmission Avec OUTPUT_UNIT (peut prendre 3 valeurs ) Un ou ZERO (valeur de la donnée) DATA_COMPLETE (indique qu il n y a plus de données en sortie) PLS_DATA.indication (INPUT_UNIT) L entité PLS informe l entité PLS locale de la remise d une donnée Avec INPUT_UNIT (peut prendre 2 valeurs ) Un ou ZERO (valeur de la donnée) 5 - LAN - IEEE Tome 2 36

37 Couche Physique : PLS Primitives «Sublayer«to Sublayer» Elles permettent à l entité locale MAC de connaître les informations utiles pour réaliser sa fonction d accès au Medium. PLS_CARRIER.indication (CARRIER_STATUS) Indique l état du Medium - Générée chaque fois que le CARRIER_STATUS change d état Avec CARRIER_STATUS (peut prendre 2 valeurs) - CARRIER_ON indique qu un signal a été détecté par le MAU signal de porteuse détectée - CARRIER_OFF indique que le support est libre aucun signal de porteuse 5 - LAN - IEEE Tome 2 37

38 Couche Physique : PLS Primitives «Sublayer«to Sublayer» (suite) PLS_SIGNAL.indication (SIGNAL_STATUS) Indique de le niveau du signal sur le Medium - Générée chaque fois que le SIGNAL_STATUS change d état Avec SIGNAL_STATUS (peut prendre 2 valeurs) - SIGNAL_ERROR indique que PLS a reçu un signal «quality error» venant du MAU (Collision) - NO_SIGNAL_ERROR indique que PLS a cessé de recevoir un signal «quality error» venant du MAU PLS_DATA_VALID.indication (DATA_VALID_STATUS) Informe si la donnée reçue est valide ou non - Générée chaque fois que le DATA_VALID_STATUS change d état Avec DATA_VALID_STATUS (peut prendre 2 valeurs) - DATA_VALID indique que la donnée est valide - DATA_NOT_VALID indique que la donnée n est pas valide 5 - LAN - IEEE Tome 2 38