LES RESEAUX LOCAUX. LAN (Local Area Network) ou RLE (Réseau Local d'entreprise)

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1 LES RESEAUX LOCAUX LAN (Local Area Network) ou RLE (Réseau Local d'entreprise) Normalisé par l'ieee (Institute of Electrical and Electronics Engineers) décrit les réseaux avec une topologie en bus et une méthode d accès aléatoire CSMA/CD (Ethernet) décrit les réseaux avec une topologie en bus et une méthode d accès à jeton (Token Bus) décrit les réseaux avec une topologie en anneau et une méthode d accès à jeton (Token Ring). Couvre les couches 1 et 2 du modèle OSI La couche physique Sous-couche MAC (Medium Access Control) Synoptique RESEAU réseau LIAISON PHYSIQUE LLC MAC Physique CSMA/ CD Token Ring X3T9.5 ANSI Support de cours 1/

2 LES RESEAUX LOCAUX une infrastructure de communications qui relie des équipements informatiques permet de partager des ressources communes Est limitée à quelques centaines de mètres. Caractéristiques La méthode d'accès décrit l organisation de la communication entre stations (ordre, temps de parole, organisation des messages). Dépend étroitement de la topologie Le câblage constitue l'infrastructure physique paire téléphonique câble coaxial Fibre optique. Support de cours 2/

3 COUCHE LIAISON - LA SOUS COUCHE MAC Présentation Elle a pour but de gérer les accès au réseau Qui émet, comment et quand? Pourquoi? Plusieurs stations sur le réseau Nécessité de définir des critères pour accorder les temps de parole. Solutions normalisées par IEEE Anneau à jeton Bus à jeton DPA CSMA/CD Caractéristiques Chaque carte est identifiée par une adresse physique Toute trame émise comporte l adresse de l émetteur et du récepteur Support de cours 3/

4 COUCHE LIAISON - LA SOUS COUCHE MAC L'adressage Adressage physique des stations Objectifs de l'adressage MAC Adressage local à la diligence de l'administrateur Adressage universel Adressage unique Deux formats d'adresses définis par IEEE Format long sur 48 bits (universel) Format court sur 16 bits (local) Format général I/G U/L Adresses 14 ou 46 bits Bit I/G : Unicast (0) ou broadcast (1) Bit U/L : adressage global (0) adressage local (1) Support de cours 4/

5 COUCHE LIAISON - LA SOUS COUCHE MAC L'adressage Format Long Définit un adressage global 3 octets 3 octets I/G 0 Numéro constructeur Numéro fourni par le constructeur Les 3 premiers octets identifient le constructeur La RFC 1340 définit les numéro affecté aux constructeurs Exemples : C : Cisco AA: Xerox L'adresse de broadcast Valeur FF:FF:FF:FF:FF:FF Correspond à une diffusion générale sur le réseau Utilisée par ARP pour associée une adresse IP à une adresse MAC L'adresse multicast Adresse de groupe Diffusion sur un nombre restreint d'équipements (vidéo) L'adresse unicast : adresse de la station Support de cours 5/

6 COUCHE LIAISON - LA SOUS COUCHE MAC Format de la trame MAC synoptique Préambule Données Trame MAC Champ contrôle Le préambule MAC contient Des bits de synchronisation Les adresses MAC sources et destination Le champ données contient La trame de la sous-couche LLC Les données des protocole de niveau supérieur Le contrôle MAC Contient le champ contrôle FCS Polynôme générateur X 32 + X 16 + X 23 + X 22 + X 16 + X 12 + X 10 + X 8 + X 7 + X 5 + X 4 + X Support de cours 6/

7 COUCHE LIAISON - LA SOUS COUCHE LLC Présentation de LLC Logical Link Control Rôle de la couche 2 du modèle OSI Masque au service supérieur le type de réseau utilisé Couche Réseau (IP) Trame IP Couche Réseau (IP) Interface Sous-couche LLC LPDU Sous-couche LLC Sous-couche MAC Trame MAC Sous-couche MAC Les sous-couches LLC échanges des LPDU similaire à HDLC La sous-couche LLC est accessible à partir d'un point d'accès au service (LSAP) Le LSAP identifie le protocole de niveau 3 Exemple : 06H Internet ARP (IP) Support de cours 7/

8 COUCHE LIAISON - LA SOUS COUCHE LLC Format des trames LLC Format général des LDPU Préambule MAC I/ Destination C/ Source Contrôle Données Contrôle MAC Le bit I/G indique si le type de LSAP destination 0 LSAP individuel 1 LSAP de groupe Le bit C/R indique s'il s'agit d'une commande ou d'une réponse 0 trame de commande 1 trame de réponse Le champ contrôle identifie le type de LDPU Trame I (information) sur 8 ou 16 bits Trame S (supervision) sur 8 ou 16 bits Trame U (non numérotée) sur 8 bits LLC offre trois services qui reposent sur un usage différent de ces trames Support de cours 8/

9 COUCHE LIAISON - LA SOUS COUCHE LLC Les services LLC Le service LLC de type 1 LLC1 Service sans connexion et sans acquittement (datagramme) Pas d'acquittement, pas de contrôle de flux ou d'erreur LLC1 offre seulement l'identification du protocole de niveau 3 (champs LSAP) Utilisé sur Ethernet Le service LLC de type 2 LLC2 LLC2 : service avec connexion et acquittement. Assure l'acquittement, le contrôle de flux, la reprise sur erreur Les paquets sont numérotés Une connexion est établie Le service LLC de type 3 LLC3 Service sans connexion et avec acquittement. Chaque trame envoyée est acquittée. Réseaux industriels temps réels Support de cours 9/

10 LA COUCHE PHYSIQUE - ETHERNET Les fonctions (rappel) Codage du signal Raccord d une station au média Le média et sa topologie Synoptique des composants LLC MAC PLS AUI MAU CABLE COAXIAL PLS : Physical Link Signaling. Couplage logique et fonctionnel entre MAU et couche 2 => codage des signaux. AUI : Attachment Unit Interface MAU : Medium Attachment Unit. C est le tranceiver. Support de cours 10/

11 ETHERNET TERMINOLOGIE Ethernet : nom déposé par XEROX Issu du système ALOHA Développé dans les années 70 à Hawaï CSMA/CD : technique d accès utilisée CS : Carrier Sense (écoute de la porteuse) MA : Multiple Access (accès multiple) CD : Collision Detection (détection de collision) : norme qui spécifie les réseaux en bus et la technique d accès sur ces réseaux Différence et Ethernet 2 versions d'ethernet V1 et V2 Essentiellement au niveau de la trame MAC et des fonctions du Tranceiver Support de cours 11/

12 ETHERNET METHODE D'ACCES Principe de fonctionnement Topologie en bus physique ou logique Station A Station B Fonctionnement général 1. Diffusion de la trame sur le réseau 2. Ecoute du média par l ensemble des stations 3. Synchronisation sur le préambule des trames MAC 4. Lecture de l adresse MAC Destination par toutes les stations 5. L adresse Destination correspond : MAC récupère les bits et les transmet à LLC. L adresse de destination ne correspond pas : la trame est ignorée Gestion des collisions deux stations peuvent émettrent simultanément Nécessité d'un algorithme de gestion des collisions Support de cours 12/

13 ETHERNET METHODE D'ACCES La gestion des collisions 3 cas différents peuvent apparaître 1) Le réseau est silencieux : la station A émet. Station A Station B 2) Le réseau est occupé : la station A émet. B veut émettre. Elle doit attendre. Station A Station B 3) Le réseau est silencieux : les stations A et B émettent Station A Station B COLLISION Support de cours 13/

14 ETHERNET METHODE D'ACCES La gestion des collisions : mécanisme général Elle est réalisée en trois temps 1) Détection de la collision Par le tranceiver (DCE) Qui en informe sa station Concerne toutes les stations connectées au réseau 2) Emission de bits de renforcement de collisions (jam) par les stations en causes les autres stations reçoivent ces bits de renforcement Concerne les stations responsables de la collision 3) Arrêt de toute émission Attente pendant un temps aléatoire N importe quelle station peut ré-émettre Concerne toutes les stations connectées au réseau 4) Ré-émission Ré-émission après un temps aléatoire Rien ne garantit qu'il n'y aura pas une nouvelle collision Support de cours 14/

15 ETHERNET METHODE D'ACCES La gestion des collisions Round Trip Delay et taille de la trame La station A située à une extrémité du réseau émet. La station B située à l autre extrémité du réseau émet à son tour 2 cas peuvent se présenter 1 er cas La station A reçoit l information de collision pendant qu elle est en train d émettre. Elle est sûre d être impliquée dans la collision. 2 ème cas : la station A reçoit l information après qu elle a cessé d émettre. La collision la concerne-t-elle? Impossible à déterminer. Seul le premier peut-être géré. Le Round Trip Delay. Temps nécessaire à La propagation d une trame d un bout à l autre du réseau et à la propagation en retour d un signal de collision la concernant Egal à 498,9 bits times Conséquences La trame doit avoir une taille minimale telle que son temps d émission soit supérieur à 498,9 bits times. Taille minimale est de 512 bits (puissance de 2 immédiatement supérieure à 498,9 bits times) Support de cours 15/

16 ETHERNET PARAMETRE DE BASES Taille du réseau : 4 répéteurs maxi entre deux stations Nombre de répéteurs entre deux stations à 10 Mbits/s Attention : il peut y avoir plus de 4 répéteurs sur un réseau! Seulement 1 ou deux répéteurs à 100 Mbits/s Round trip delay : 512 bits times déduit de la valeur théorique 489,9 bits-times identique pour réseaux 10 et 100 Mbits/s 51,2 micro-secondes à 10 Mbits 5,12 micro-secondes à 100 Mbits Taille du JAM : 32 bits bits de renforcement de collision valeur binaire quelconque 16 ré-émissions de la trame en cas de collisions successives Après ces 16 ré-émissions, MAC cesse d'émettre Remonte le problème aux couches supérieures Intervalles de tps de ré-émission égal à 512 bits times après la 1ere collision égal à 5 milli secondes après la dixième Support de cours 16/

17 ETHERNET PARAMETRE DE BASES Taille minimale d une trame Ethernet liée au round trip delay égale à 64 octets bits de bourrage si trame inférieure à cette taille Préambule MAC I/ Destination C/ Source Contrôle Données utiles Bourrage Contrôle MAC Délai inter-trames 96 bits Times 9,6 micro secondes à 100 Mbits/s 0,96 micro secondes à 100 Mbits/s délai nécessaire à l'interprétation correcte des signaux 1024 adresses maximum sur un même réseau valeur rarement atteinte classe C IP : 254 adresses logiques Débit : 10, 100 Mbits/s ou 1 GigaBits/s le 100 Mbits/s Support de cours 17/

18 ETHERNET LA COUCHE PHYSIQUE Transmission du Signal Elle est réalisée essentiellement en bande de base (excepté le 10 broad 36) Rappel Le codage bande de base est un signal carré Le codage Manchester est utilisé pour les différents réseaux Ethernet 10 Mbits/s les codages complexes sont utilisés pour les réseaux Ethernet haut débit. codage 8B6T pour 100 Base T4 codage 4B5B pour le 100 Base X Support de cours 18/

19 ETHERNET LA COUCHE PHYSIQUE Le média 3 types de média essentiellement utilisé Le coaxial Gros coaxial. Connectique SUB D Coaxial fin. Connectique T BNC Coaxial TV. Connectique TV. Topologie en bus La fibre optique 10 Mbits 100 Mbits topologie en étoile La paire torsadée 10 Mbits 100 Mbits (100 base T4 ou 100 base TX) Connectique RJ 45 Topologie en étoile. Support de cours 19/

20 LES RESEAUX ETHERNET Les principaux médias couvre la couche 1 physique et une partie de la couche 2 (sous couche MAC). La couche 1 spécifie pour chaque type de média les caractéristiques physiques et contraintes d installation. Dans 802.3, un nom est attribué pour chaque type de média. Il est de la forme DD CCC MM DD Débit de transmission CCC Technique de codage des signaux Bande de base (Base) ou Large Bande (Broad) MM Distance maximum ou type de média Exemples 10Base 5 = 10Mb/s, bande de base, segments de 500mètres 10 Base 2 = 10Mb/s, bande de base, segments de 200mètres 10 Base T = 10Mb/s, bande de base, paire torsadée 100 Base T = 100Mb/s, bande de base, paire torsadée. Support de cours 20/

21 ETHERNET LA COUCHE PHYSIQUE Le tranceiver Emission et réception des données émises par le DTE Détection des collisions Significative sur Ethernet 10 Mbits/s Superposition de tensions sur coaxial Emission simultanée en émission et réception sur autres médias (fibre et paire torsadée) Fonction Jabber Détection d'une station "bavarde" Coupure de la transmission par le Tranceiver Signal SQE Signal Quality Error Signal envoyé du tranceiver au DTE lors o De l'activation de la fonction Jabber o D'une détection de collision o Pour test (optionnel) Possibilité de désactiver le test SQE Support de cours 21/

22 ETHERNET Comparaison Ethernet Fonctions du tranceiver Test SQE optionnel en Ethernet V2 Détection de collision en transmission seule pour Ethernet V2 o Signal SQE après collision envoyé au DTE : o Après 5 bits times pour Ethernet V2 o Après 9 bits times pour Format de la trame Trame Ethernet V2 ou DIX (Digital, Intel, Xerox) MAC MAC SRC Type 2 octets Données 46 à 1500 octets FCS Type > 1500 Trame MAC MAC SRC Longueur 2 octets Données 46 à 1500 octets FCS Type < 1500 Support de cours 22/

23 LES RESEAUX ETHERNET le 10 BASE 5 10 Mbits/S en bande de base sur câble coaxial d'une longueur maximale par segment de 500 mètres Tranceiver (prise vampire) Câble coaxial Bouchon de terminaison Drop cable Caractéristiques Impédance de Ω Longueur maximum d un segment est de 500 M 4 Répéteurs maxi (5 segments) Câble de couleur Jaune 2,5 Mètres en 2 tranceivers 100 tranceivers par segment Usages Environnement perturbé par IEM confidentialité des échanges (pas de rayonnement du câble coaxial) limité par la rigidité du câble Support de cours 23/

24 LES RESEAUX ETHERNET 10 base 2 ou coaxial fin 10 Mbits/S en bande de base sur câble coaxial d'une longueur maximale par segment de 200 mètres version économique (Thin Ethernet) Bouchon terminal T BNC Bouchon terminal Caractéristiques Impédance de Ω Longueur maximum d un segment est de 185 M Câble de couleur noire 0,5 Mètres entre 2 stations 30 stations par segment usages réseaux de petites dimensions pratiquement abandonné Support de cours 24/

25 LES RESEAUX ETHERNET 10 base 2 : le câblage Câblage volant Pré-cablage BNC Pré-câblage avec prises auto-shunt Support de cours 25/

26 LES RESEAUX ETHERNET 10 base T 10 Mbits/s sur paire torsadée Conçue pour s adapter aux câbles en paires téléphoniques Pas spécifique à Ethernet (à l inverse de 10BASE5 et 10BASE2) Topologie physique en étoile Définit plusieurs niveaux de performances en fonction de la qualité du câble 5 Catégories Catégories 1 et 2. Câbles pour voix et transmission de données à faible vitesse (ex : RS232 à 9600 bauds sur 15 mètres) Catégorie 3. câbles pour voix et données avec des spécifications jusqu à 16 Mhz. (ex : Ethernet 10Mbits/s) Catégorie 4. câble à faibles pertes pour voix et données avec des spécifications jusqu'à 20 MHZ pour un usage à 16Mbits/s (ex : token ring). Catégorie 5. Câble à faibles pertes et fréquences élevées avec des spécifications jusqu à 100 MHZ. (ex : 100BASE TX). Support de cours 26/

27 LES RESEAUX ETHERNET 10 base T : le câblage répéteur multiport ou hub 8, 12, 16, 24, 48 ports disponibles Possibilité de chaîner les hubs (cascade ou pile) Etat du lien (Link Status) Topologie en étoile autour du concentrateur (hub) Cascade de hub Jusqu'à 4 hubs prévus Connexion des hubs via un port spécial MDI Les hubs stackables Pile de hubs Connecté via un bus haute vitesse particulier (non normalisé) Possibilité d'empiler plusieurs hubs Support de cours 27/

28 LES RESEAUX ETHERNET L Ethernet rapide Compatibilité 10 base T assuré avec la reprise du protocole CSMA/CD Le Fast Ethernet se décline en trois normes selon le support utilisé le 100 base TX qui fonctionne sur 2 paires d un câble catégorie 5 ou 150 ohms (STP, Shielded Twisted Pair) la 100 base FX qui fonctionne sur un câble fibre optique multimode le 100 base T4 qui fonctionne sur 4 paires d un câble catégorie 3, 4 ou 5 o une paire en émission (1 et 2), o une paire en réception (3 et 6) o 2 paires bi-directionnelles (4,5 et 7,8) Auto-négotiation sur les hubs Fonction Link Detection (signal fast link pulse) Ordre de négociation o 100Base-TX (Full duplex) o 100Base-T4 o 100base-TX o 10baseT (Full duplex) o 10baseT Support de cours 28/

29 LES RESEAUX ETHERNET 100 base T : le câblage Topologie identique au 10 base T Conséquence de l'augmentation du débit Round trip delay ramené à 5,12 micro secondes (512 bits times à 100 Mbits/s) Conséquence sur la distance entre deux stations Deux types de hubs Hub de classe I 100 m 100 m Regénération du signal en fonction du type (100 base TX ou T4) Hub de classe II 5 m 100 m 100 m Pas d'hétérogénéité des ports Deux Hubs en cascade sur un lien <= 5 m Support de cours 29/

30 LE CABLAGE Composante essentielle du réseau Les locaux techniques Local Nodal (salle des machines par exemple) LTE (Local technique d étage) LTE irrigués par des rocades Cheminement de câble Cheminements principaux (Rocades et distribution) Cheminement de bureau Cheminement principaux Bonne protection mécanique (chemin de câbles) et électromagnétique Séparation courant fort/ courant faible Câble FTP catégorie 5 Cheminement de bureau Goulotte Faux plafond Faux plancher (> 30 cm du sol) Câble UTP Support de cours 30/

31 ETHERNET Tableau récapitulatif Norme Codage Média Caractéristiques 10Base 5 Manchester Coaxial 50 Ù Topologie bus Longueur maximum d un segment : 500m Nb maximum de répéteurs par réseau : 4 Nb maximum de tranceivers / segment : 100 Long. maximum d un câble tranceiver : 50m 10Base 2 10 Base T (UTP) 10Base F Manchester Bande de Base (Manchester) Bande de Base (Manchester) Coaxial 50 Ù (Thin Ethernet) Paires torsadées C5 Fibre multimode 100 Base T4 8B/6T Paires torsadées C3, C4, C5 100 Base TX 4B/5B Paires torsadées C Base LX 1000 Base TX 8B/10B PAM-5 Fibre multimode ou monomode Paires torsadées C6 Distance minimum entre 2 tranceivers : 2,5m Topologie bus Longueur maximum d un segment : 185m Nb maximum de répéteurs par réseau : 4 Nb maximum de tranceivers / segment : 100 Long. maximum d un câble tranceiver : 50m Distance minimum entre 2 tranceivers : 0,5m Topologie étoile 100m / branche Nb max de hubs en cascade : 4 Catégorie 3 : Usage à 10Mbps (10Base T) Catégorie 4 : Usage à 16Mbps (10Base T, Token ring) Catégorie 5 : Usage à 100Mbps (10Base T, Ethernet, Fast Ethernet, 100VG, TPDDI) 2 Km / branche Topologie étoile (liaisons point à point) Nb maximum de hubs logiques : 2 Topologie en étoile 100m / branche Répéteur de classe I ou II Topologie en étoile 100m / branche Répéteur de classe I ou II Topologie en étoile Environ 500 m 3 km sur monomode Topologie en étoile 100m / branche Support de cours 31/

32 AUTRES RESEAUX LOCAUX- TOKEN RING Méthode d accès La norme IEEE spécifie un réseau local en boucle chaque station est reliée à sa suivante et à sa précédente par un support unidirectionnel. Le droit à la parole est matérialisé par un jeton Le temps au bout duquel une station finit par avoir le droit de parler est déterminé en fonction du nombre de stations et la longueur du câble. Méthode d accès déterministe Support de cours 32/

33 AUTRES RESEAUX LOCAUX- TOKEN RING Mécanisme général Le droit d'émettre est matérialisé par une trame particulière " le jeton ou Token ". Le jeton circule en permanence sur le réseau. Une station qui reçoit le jeton peut émettre une ou plusieurs trames (station maître). Si elle n'a rien à émettre, elle se contente de répéter le jeton (station répéteur). Chaque station du réseau répète ainsi le jeton ou le message émis par la station maître, il n'y a pas de mémorisation du message, un bit reçu est immédiatement retransmit. Le temps alloué à une station pour la répétition d'un bit correspond à un temps bit (Possibilité de modifier bit à bit le message). Chaque station provoque ainsi un temps bit de retard dans la diffusion du message. Notons que le jeton n'a nullement besoin de contenir l'adresse d'un destinataire, le destinataire est la station qui suit physiquement celle qui le détient (technique du jeton non adressé). Support de cours 33/

34 AUTRES RESEAUX LOCAUX- TOKEN BUS Présentation La norme IEEE spécifie un réseau à réservation sur une topologie en bus peut-être perçu comme une synthèse de et Topologie physique en bus identique à Ethernet Gestion d'un jeton identique à Token ring Synoptique Anneau logique Bus physique Norme complètement dépassée Support de cours 34/

35 AUTRES RESEAUX LOCAUX - 100bVG AnyLan N est pas un réseau ETHERNET à proprement parlé Ne repose ni sur le CSMA/CD ni sur la technique du round robin Supporte cependant les trames et Comment? concentrateur 100bVG méthode d interrogation DPAM protocole déterministe propre aux transferts des flux isochrones (voix, vidéo) Support de cours 35/