Réseaux - partie 2 Liaison

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1 Réseaux - partie 2 Liaison Michel RIVEILL, INP Grenoble Laboratoire SIRAC INRIA Rhône-Alpes 655, av. de l Europe Montbonnot St Martin Plan Introduction Physique Liaison protection contre les erreurs fenêtre d émission et de réception un protocole de liaison : Ethernet Réseau Transport Applications M. Riveill - INPG (c) Page 1

2 Couche liaison Les services fournis à la couche réseau : Service sans connexion et sans acquittement Convient si le niveau physique a un taux d erreur très faible et si on suppose que les erreurs sont corrigées par les niveaux supérieurs. Il est utilisé pour transmettre la parole, des flots temps réel. C est également le type de service utilisé sur les réseaux locaux. Service sans connexion et avec acquittement L utilisateur sait si son message est ou non arrivé. Si la trame n a pu être transmise il peut l émettre à nouveau. Service avec connexion demande un établissement de la connexion, chaque trame envoyée est numérotée. Chaque trame envoyée est reçue une fois et une seule. Les trames sont reçues dans l ordre où elles ont été envoyées. M. Riveill - INPG (c) Couche liaison Problèmes de transmission déformation des signaux, bruits synchronisation, contrôle de flux --> Erreurs de transmission Couche liaison Bits Couche liaison Bits Couche physique Signaux Canal de transmission Signaux Couche physique M. Riveill - INPG (c) Page 2

3 Détection des erreurs de transmission Code ensemble de mot susceptible d être émis respectant une règle connue de l émetteur et du récepteur Principe ajout d information résiduelle qui permet de savoir si le mot reçu est correct (appartient au code) diminution du débit utile on ne peut pas éliminer toutes les erreurs Exemple bit de parité Code tous les mots binaires de 8 bits dont la somme des bits est nulle Fonctionnement Si mot à émettre est : Emission du mot : A = Réception du mot A Si A appartient au Code -> OK Si A n apartient pas au code -> erreur Erreur résiduelle : A <> A et A appartient au code M. Riveill - INPG (c) Correction des erreurs de transmission Emission du mot de code A Réception du mot A Si A appartient au code -> OK Si A n appartient pas au code -> corriger trouver A appartenant au code tel que A «proche» de A Erreur résiduelle A différent de A et A appartient au code A <> A (mauvaise correction) Détection moins de bits de contrôle, retransmission du mot erroné en cas de détection Correction plus de bits de contrôle, correction en cas de détection M. Riveill - INPG (c) Exemple : Code de Hamming Définition distance entre 2 mots = nombre de bits qui diffèrent Distance de Hamming d H = min d(a i, A j ) pour tous les mots appartenant au code Si d H = 2k + r alors détection de 2k erreurs corriger k+r-1 erreurs d H = 2, détection d une erreur, pas de correction d H = 3, détection de deux erreurs, correction d une erreur d H = 4, détection de trois erreurs, correction d une erreur Page 3

4 Exemple de codes permettant la correction des erreurs Codes linéaires U mot à émettre, G matrice génératrice, H transposée de G (G*H = 0) codage : A = U * G décodage : S = A * H Si S = 0 pas d erreur, sinon S indique la position de l erreur Codes polynomiaux mots = polynôme de n bits : a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x a n-1 x n-1 A(x) = x k M(x) + R(x) R(x) = reste de la division du polynôme M(x) de degré n par le polynôme g(x) de degré k détection de tous les paquets d erreurs de longueur < k exemple CCITT : g(x) = x16 + x12 + x5 + 1 Ethernet : g(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 M. Riveill - INPG (c) Contrôle de flux Asservir la vitesse de l émetteur aux capacités du récepteur principe : utilisation d une fenêtre d émission glissante (taille n) les messages et les acquittements sont numérotés nombre de message pouvant être émis avant acquittement un acquittement positif de valeur k, acquitte les messages précédents Attention : ceci n est qu un principe numérotation entre 0 et n-1 NACK demande de retransmission d un message ou d un ensemble de message fenêtre de retransmission risque de duplication, de perte si la taille des fenêtres ne sont pas bien calculées ACK 3 ACK 6 M. Riveill - INPG (c) Page 4

5 Ethernet LLC Liaison MAC CSMA/CD sur bus MAC Jeton sur bus MAC Jeton sur anneau Physique MAC : Medium Access Control LLC : Logical Link Control M. Riveill - INPG (c) La norme IEEE et ses variantes La norme décrit un réseau local bande de base, utilisant la méthode d'accès de type CSMA/CD Il existe plusieurs types de médium avec chacun leurs caractéristiques Variante Câble Longueur Nbre stations 10 base 5 coaxial gros 500m base 2 coaxial fin 200m base T paire torsadée 100m base FX fibre optique 2000m 1024 M. Riveill - INPG (c) Page 5

6 Ethernet : Caractéristiques physiques Débit nominal : 1 à 10 Mbit / s. Nous nous intéressons au débit 10Mbits/s Transmission en bande de base avec un codage Manchester (niveau haut 0, 85 volts, niveau bas - 0, 85 volts, 0 volt au repos) Support câble coaxial de 50 ohms d impédance caractéristique. Câble Ethernet épais Câble Ethernet fin Diamètre maximum 2, 5 km, longueur maximum d un segment : 500 m, moins de 5 répéteurs en série. Le coupleur Ethernet situé dans la machine est relié au câble au moyen d un boîtier appelé transmetteur qui est soit piqué sur l Ethernet épais au moyen d une prise vampire, soit raccordé au moyen d une prise en T sur l Ethernet fin. Le câble reliant le coupleur au transmetteur est constitué de 5 paires : deux pour l émission et la réception, deux pour le dialogue de contrôle entre émission et réception, la dernière paire sert à l alimentation électrique du transmetteur. M. Riveill - INPG (c) Ethernet : le niveau MAC Fonctions du sous-niveau MAC : Mise en trame, Adressage Détection des erreurs Il réagit aux signaux de détection d occupation du canal et de détection de collision qui sont envoyés par le transmetteur. Format de la trame ou 6 2 ou Adr Adr Préambule Données / Pad Contrôle destination source Délimiteur de trame Type ou longueur du champ données Remplissage M. Riveill - INPG (c) Page 6

7 Ethernet : Description des champs Préambule : 7 octets , but synchronisation bit Marqueur de début : 1 octet , but synchronisation octet et trame Adresse destination : 2 ou 6 octets, 6 octets pour l Ethernet 10 Mbit/s. Le bit de plus fort poids indique s il est à 1 une adresse de groupe, et une adresse individuelle s il est à 0. Si tous les bits de l adresse sont à 1 il s agit d une adresse de diffusion. Le bit qui suit le bit de plus fort poids indique s il s agit d une adresse locale ou universelle. Champ longueur : 2 octets, il indique la longueur du champ contenant les données transmises. La longueur d une trame doit être au minimum de 64 octets de l adresse destination au champ contrôle. Pad : si la longueur des données à transmettre est insuffisante ce champ contient des octets de remplissage. Contrôle : il s agit de 4 octets servant au contrôle d erreur (CRC) M. Riveill - INPG (c) Les adresses Ethernet Adresses uniques : Associé au coupleur Les constructeurs réservent des adresses (par tranches de 224) Déplacer un coupleur revient à changer l'adresses physique de la station Les protocoles haut dessus prendront en charge de telles modifications 3 types d'adresse reconnue par le coupleur adresse physique d'un coupleur ou monodestinataire adresse de diffusion générale (broadcast) adresse de diffusion multidestinataires (multicast) I/G U/L 46 bits 0 = I individuelle 0 = U Universelle, administration globale de plusieurs réseaux M. Riveill - INPG (c) = G Groupe 1 = L Locale, administration des adresses propres aux réseau local 14 Page 7

8 Accès aléatoire avec écoute (1/3) Définition : Carrier Sense Multiple Access Cette technique consiste à écouter le canal avant d'entreprendre un émission. Si le communicateur détecte un signal sur le canal, il diffère son émission à un moment ultérieur Problème : il peut toujours y avoir des collisions en cours d'émission Ecoute du canal Ecoute du canal Ecoute du canal M. Riveill - INPG (c) Accès aléatoire avec écoute (2/3) CSMA avec détection de collision : CSMA/CD A l'écoute préalable du signal, s'ajoute l'écoute pendant la transmission et en cas de collision, la ré-émission au bout d'un temps aléatoire Utilisé pour Ethernet, normalisée par l'iso sous l'appellation Algorithme : les stations écoutent le canal Si le canal est libre, elles commencent à émettre Quand une collision est détectée : La station envoie des signaux spéciaux appelés bits de bourrage (jam 32 bits) afin que toutes les stations soient prévenues de la collision Elle attend un temps aléatoire après la collision et par la suite essai de retransmettre le paquet M. Riveill - INPG (c) Page 8

9 Accès aléatoire avec écoute (3/3) La tranche canal : Durée qui s'écoule entre l'instant d'émission des premiers bits et l'instant ou l'émetteur est sur qu'aucun signal n'a perturbé son émission Tc = 2 x délai de propagation (y compris les répéteurs et autre segments) Le Round Trip Delay ou slot time: Temps de détection de la collision (tps aller + tps retour + tps jam) M. Riveill - INPG (c) Page 9

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