elleuch

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Rseaux locauxAhmed ELLEUCH

Important : ce document doit tre complt par les notes du cours

A. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- ii -


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TABLE DES MATIERESI.I.1 I.2 I.3 I.4

Introduction .......................................................................................................................... 1Prsentation du cours ................................................................................................................................1 Dfinition et caractristiques des rseaux ...............................................................................................1 Classification des rseaux..........................................................................................................................2 Caractristiques gnrales d'un LAN ......................................................................................................2

II.

Technologie des rseaux locaux .......................................................................................... 4

II.1 Topologies des rseaux locaux ..................................................................................................................4 II.1.1 Topologie en toile ....................................................................................................................................4 II.1.2 Topologie en anneau (ou en boucle)..........................................................................................................5 II.1.3 Topologie en bus / arbre ............................................................................................................................5 II.2 Le support physique ..................................................................................................................................6 II.2.1 Les paires torsades ...................................................................................................................................7 II.2.2 Le cble coaxial .........................................................................................................................................8 II.2.3 La fibre optique .........................................................................................................................................8 II.2.4 Le raccordement un cble .....................................................................................................................11 II.3 Le mode de transmission .........................................................................................................................11 II.4 Les protocoles d'accs..............................................................................................................................11 II.4.1 Accs par invitation mettre ("polling")...............................................................................................12 II.4.2 Les techniques jeton .............................................................................................................................12 II.4.3 Technique de la tranche vide ou anneau en tranches ("empty slot" ou "slotted ring") ...........................13 II.4.4 Les techniques accs alatoire ..............................................................................................................14 II.4.5 Classification ...........................................................................................................................................18 II.4.6 Principaux paramtres d'valuation des techniques CSMA/CD et jeton (voir exercices)....................19 II.5 Exercices ...................................................................................................................................................20

III.

Normalisation des rseaux locaux.................................................................................. 22

III.1 Les normes IEEE 802.x........................................................................................................................22 III.1.1 Adressage MAC .....................................................................................................................................24 III.1.2 La norme IEEE 802.2 .............................................................................................................................25 III.2 La norme IEEE 802.3...........................................................................................................................27 III.2.1 Mthode d'accs .....................................................................................................................................27 III.2.2 Format d'une trame .................................................................................................................................28 III.2.3 Primitives de service ..............................................................................................................................28 III.2.4 Principales caractristiques physiques ...................................................................................................28 III.2.5 Evolutions de lEthernet vers le haut dbit ............................................................................................29 III.3 La norme IEEE 802.4...........................................................................................................................30 III.3.1 Mthode d'accs et gestion des stations .................................................................................................30 III.3.2 Format d'une trame .................................................................................................................................32 III.3.3 Primitives de service ..............................................................................................................................32 III.3.4 Caractristiques physiques .....................................................................................................................33A. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- ii III.4 La norme IEEE 802.5...........................................................................................................................33 III.4.1 Mthode d'accs .....................................................................................................................................33 III.4.2 Nud moniteur et gestion des stations...................................................................................................35 III.4.3 Format d'une trame .................................................................................................................................37 III.4.4 Primitives de service ..............................................................................................................................37 III.4.5 Principales caractristiques physiques ...................................................................................................37 III.5 Exercices................................................................................................................................................38

IV.

Exemples de rseaux locaux : composantes et cblages................................................... 39

IV.1 Ethernet.................................................................................................................................................39 IV.1.1 Prsentation............................................................................................................................................39 IV.1.2 Composantes d'un rseau Ethernet.........................................................................................................40 IV.1.3 Composition dun rseau multi-segments..............................................................................................45 IV.2 Token-Ring............................................................................................................................................47 IV.2.1 Prsentation............................................................................................................................................47 IV.2.2 Composantes d'un rseau Token-Ring ...................................................................................................47 IV.3 Plan de cblage .....................................................................................................................................50 IV.3.1 Cblage dpartemental...........................................................................................................................51 IV.3.2 Cblage d'tablissement .........................................................................................................................53 IV.3.3 Validation du cblage ............................................................................................................................55 IV.4 Exercice .................................................................................................................................................55

V.V.1

Les rseaux sous TCP/IP ................................................................................................... 56Architecture des protocoles.....................................................................................................................56

V.2 Le protocole IP (RFC 791) ......................................................................................................................57 V.2.1 Adressage (RFC990) ...............................................................................................................................57 V.2.2 Format d'un datagramme IP (RFC 791) ..................................................................................................59 V.2.3 Le routage IP ...........................................................................................................................................60 V.3 V.4 Le protocole ICMP (RFC 792)................................................................................................................61 Le protocole ARP ("Address Resolution Protocol", RFC 826)...........................................................62

V.5 Les protocoles du niveau transport ........................................................................................................62 V.5.1 Les ports ..................................................................................................................................................62 V.5.2 Le protocole UDP (RFC 768) .................................................................................................................62 V.5.3 Le protocole TCP (RFC 793) ..................................................................................................................63 V.6 V.7 V.8 V.9 V.10 Dsignation symbolique (RFC 882, RFC 883, RFC 1032 ...) ..............................................................65 Les sockets - programmation dune application client/serveur ..........................................................65 Appel de procdure distance................................................................................................................70 Les services de niveau suprieur ............................................................................................................70 Exercices................................................................................................................................................70

VI.

Interconnexion des rseaux locaux ................................................................................... 73

VI.1 Les rpteurs.........................................................................................................................................73 VI.1.1 Dfinition ...............................................................................................................................................73 VI.1.2 Proprits ...............................................................................................................................................74 VI.2 Les ponts................................................................................................................................................74A. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- iii VI.2.1 Dfinition ...............................................................................................................................................74 VI.2.2 Proprits ...............................................................................................................................................74 VI.2.3 Algorithmes de routage (filtrage)...........................................................................................................75 VI.2.4 Adaptation des protocoles MAC............................................................................................................83 VI.3 Les routeurs ..........................................................................................................................................84 VI.3.1 Dfinition ...............................................................................................................................................84 VI.3.2 Les pont_routeurs...................................................................................................................................86 VI.3.3 Proprits ...............................................................................................................................................86 VI.4 Exercices................................................................................................................................................86

VII.

Les systmes dexploitation rseau ................................................................................. 89

VII.1 NETWARRE.........................................................................................................................................89 VII.1.1 1. Prsentation.......................................................................................................................................89 VII.1.2 Les fonctions et caractristiques...........................................................................................................89 VII.1.3 1.3 La base de donnes .........................................................................................................................89 VII.2 Installation ............................................................................................................................................91 VII.2.1 Matriel.................................................................................................................................................91 VII.2.2 Installation du serveur...........................................................................................................................91 VII.2.3 Installation d'un poste de travail ...........................................................................................................92 VII.2.4 Organisation du disque et des droits d'accs ........................................................................................92 VII.2.5 Cration d'un utilisateur (version 3.11) ................................................................................................93 VII.3 VII.4 WindowsNT ..........................................................................................................................................93 Exercice .................................................................................................................................................94

VIII.

Etude de cas ..................................................................................................................... 96


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I.

Introduction

Depuis les annes 70 l'usage des ordinateurs s'est rpandu, notamment celui des micro-ordinateurs. Il est devenu courant qu'au sein d'une mme entreprise les bureaux et les ateliers soient quips d'ordinateurs qui, cependant, sont utiliss de faon spare. D'o : - une impossibilit de partager les ressources, - une sous utilisation des capacits de traitement, - une difficult faire communiquer diffrents intervenants dans une mme entreprise. Devant cet tat de fait, on a pens relier les ordinateurs par un rseau de transmission propre l'entreprise. Dfinition d'un rseau local (LAN : "Local Area Network") : c'est un rseau de tlcommunication priv reliant des quipements informatiques situs dans un mme btiment ou dans des sites gographiquement proches (exemple : campus).

I.1 Prsentation du cours Ce cours est une initiation la technologie des rseaux locaux, en particulier, il sagit dtudier : - les caractristiques des rseaux locaux et les techniques utilises, - la normalisation des rseaux locaux, - les composants matriels et logiciels des rseaux locaux, - l'interconnexion des rseaux locaux, - le problme d'implantation d'un rseau localPlan gnral du cours : I. Introduction II. Technologie des rseaux locaux III. Normalisation IV. Exemples de rseaux locaux : composantes et cblage V. Les rseaux sous TCP/IP VI. Interconnexion des rseaux locaux VII. Introduction aux systmes d'exploitation rseau

I.2 Dfinition et caractristiques des rseaux Un rseau de communication est constitu d'un ensemble d'quipements ou nuds metteurs / rcepteurs relis par des liaisons de communication. Un rseau se caractrise par :A. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

-2- la nature des nuds sources / destinations (tlphone, tlcopieurs, ordinateurs, terminaux, commutateurs, imprimantes,...) ; - la rpartition gographique des nuds connecter (rseau interne une machine, rseau local, rgional, national ou international) ; - le caractre public ou priv ; - la topologie (rseau maill, en boucle,...) ; - les supports de transmission (supports mtalliques, fibres optiques, ondes radiolectriques,...) ; - les techniques et les protocoles de transmission ; - le dbit de transmission ; ...

I.3 Classification des rseaux Suivant la taille gographique, on distingue 3 classes de rseaux : i) les rseaux tendus (WAN : "Wide Area Network") - faible et moyen dbit (< 100 Kb/s) : rseaux tlphoniques, rseaux tlex, rseaux de transmission de donnes (X.25, rseaux constructeurs : SNA, DNA,...), - grand dbit (> 1 Mb/s) : rseaux satellites, rseaux cblo-oprateurs,...). ii) les rseaux locaux (LAN : "Local Area Network") courte distance et grand dbit (> 1 Mb/s). Parmi les rseaux locaux, on distingue les rseaux dpartementaux (DAN : Departemental Area Network) et les rseaux d'tablissement. Un rseau DAN, appel aussi rseau capillaire, a pour objectif de relier les quipements d'un mme dpartement situ souvent dans un mme tage. Un rseau d'tablissement relie des rseaux DAN. Il peut tre confin dans un seul btiment (BAN : "Building Area Network") ou desservir plusieurs btiments gographiquement trs proches (CAN : "Campus Area Network"). ii) les rseaux mtropolitains (MAN : "Metropolitan Area Network"). Une extension des rseaux locaux est celle o les btiments, d'une mme entreprise, peuvent tre distants de plusieurs dizaines de kilomtres dans une mme mtropole (< 100 Km). Pour un tel rseau, les communications distantes se font par l'intermdiaire d'une infrastructure publique de tlcommunication ("carrier"). I.4 Caractristiques gnrales d'un LAN De part la dfinition d'un rseau local on peut dgager les caractristiques suivantes : i) un tendu gographique limit ; ii) le caractre priv un organisme ou une entreprise ; iii) la possibilit d'interconnecter des quipements varis provenant de diffrents constructeurs (ordinateurs, terminaux, priphriques, ...).


-3De plus, tant donn les contraintes d'utilisation, se rajoutent d'autres caractristiques parmi lesquels on peut citer : iv) un dbit lev suprieur au Mgabit par seconde ; v) un temps de rponse faible de l'ordre de la centaine de microseconde ; vi) un taux d'erreur faible ( < 10-9) ; vii) une stabilit en pleine charge ; viii) la facilit d'extension, de reconfiguration et de maintenance. Notons que les rseaux locaux industriels sont utiliss pour interconnecter divers quipements de contrle et de mesure, ils ncessitent des contraintes plus svres quant la fiabilit (tolrance aux pannes) et le comportement dterministe, en particuliers, les temps de transmission doivent tre borns.


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II.

Technologie des rseaux locaux

Un rseau local se caractrise notamment par : - sa topologie, - le support de transmission, - le mode de transmission, - la mthode d'accs.

II.1 Topologies des rseaux locaux La topologie d'un rseau dcrit la configuration physique relative l'interconnexion des nuds entre eux au moyen d'un support de transmission. On distingue deux types de liaison : - une liaison point point o deux nuds sont relis par une voie de communication qui leur est rserve, - une liaison multipoint ( diffusion) o plusieurs nuds partagent la mme voie de communication. Diffrentes topologies sont dcrites dans ce qui suit et illustres travers la figure 1. II.1.1 Topologie en toile La topologie en toile est compose d'un nud de commutation central ou d'un serveur auquel sont relis, par des liaisons point point, tous les autres nuds. La commutation est soit une commutation de circuits soit une commutation de trames / paquets. Un exemple de nud central est l'autocommutateur priv (PABX ou PBX : Private Automatic Branch eXchange). Le PABX relie des tlphones, des tlcopieurs et des quipements de traitements de donnes (dans le cas d'un PABX voix / donnes). Avantages : - facilit de maintenance ; - la dfaillance d'un nud, autre que le nud central, ne paralyse pas les communications sur le rseau ; - possibilit de rserver un circuit entre deux nuds communicants ; - possibilit de raliser plusieurs communications en parallle ; - l'extension est facile dans la limite du nombre de ports ; - possibilit de construire des commutateurs rapides, haut dbit avec un dlai de travers de lordre de quelques dizaines de secondes. Inconvnients : - le risque de surcharge du nud central ;


-5- la dfaillance du nud central paralyse toute communication travers le rseau ; - l'extensibilit du rseau est limite ; - la diffusion peut ncessiter des mcanismes / oprations particulires ; - longueur totale du cblage importante.

II.1.2 Topologie en anneau (ou en boucle) Dans une topologie en anneau, les nuds sont relis entre eux par des liaisons point point, l'ensemble forme une boucle. Les messages transitent de nud en nud suivant un sens de rotation. Le cblage d'un rseau local en anneau est le plus souvent en toile. Avantages : - simplicit de l'acheminement des messages ; - le signal reste toujours de bonne qualit car il est re-gnr chaque passage par un noeud ; - extension relativement facile ; Inconvnients : - la dfaillance d'un nud ou dune liaison paralyse le rseau ; - dfaut de mcanismes supplmentaires, lajout / suppression d'un nud ncessite l'interruption du fonctionnement normal du rseau ; - coteuse puisqu'il est ncessaire d'assurer la rptition du signal, la synchronisation entre toute paire de voisin, la rduction des temps de latence sur chaque station intermdiaire,... II.1.3 Topologie en bus / arbre Dans le cas d'une topologie en bus tous les nuds sont raccords une mme liaison physique multipoint appele bus (accs multiple). Le contrle d'accs est soit centralis au niveau d'un nud matre, soit rparti travers les diffrents nuds. On distingue deux types de bus : unidirectionnel et bidirectionnel. Pour un bus unidirectionnel les signaux circulent suivant un sens bien dtermin, il est donc ncessaire d'utiliser 2 canaux (un par sens). Pour un bus bidirectionnel les signaux peuvent circuler dans les deux sens. Les bus sont le plus souvent des structures passives (il ne possde pas de composants lectroniques pour maintenir ou re-gnrer le signal). Une extension de la topologie en bus est celle o plusieurs bus sont relis au moyen de rpteurs pour former un rseau dit en arbre (sans boucle). La tendance actuelle est de remplacer le bus par un nud central appel HUB. Ce dernier duplique un signal reu sur une entre sur toutes les sorties. La topologie physique est ainsi ramene une toile ou un arbre (dans le cas o sont interconnects plusieurs HUBs). Le fonctionnement reste comparable celui dun bus.A. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

-6Avantages : - facilit dajout ou de suppression d'un nud ; - la dfaillance d'un nud n'a presque pas d'incidence sur le rseau ; - proprit de diffusion (suite une mme mission) ; - cot relativement faible (cblage). Inconvnients : - une coupure du rseau divise le rseau en deux ; - la longueur du bus est limite (dans le cas dun bus passif) ; - un seul nud peut mettre la fois (dans le cas dun seul canal).

toile

anneau

arbre

Rseaux point--point

bus

satellite

anneau

Rseaux diffusion Figure 1 : les diffrentes topologies en point point et en diffusion

II.2 Le support physique Du choix du support physique dpendent les performances du rseau notamment le dbit de transmission ainsi que la fiabilit du rseau. La plus part des rseaux locaux utilisent un signal lectrique vhicul sur des supports mtalliques. On trouve aussi, de plus en plus, des rseaux fibres optiques permettant des dbits plus levs et une meilleure fiabilit. Par ailleurs, la transmission peut seffectuer sans que les signaux


-7ne soient guids par un support : onde radio lectromagntique, rayons infrarouges, rayons laser,... Dans ce qui suit, sont dcrits les paires torsades, les cbles coaxiaux et la fibre optique. La figure 2 donne une illustration de ces supports.

II.2.1 Les paires torsades Le cble est constitu d'une ou plusieurs paires de fils de cuivre en spiral (en torsade). Chaque fil est recouvert d'une gaine. Plusieurs paires peuvent tre regroupes dans une mme gaine (cble non blind UTP : Unshielded Twised Paire ). Caractristiques : - se prte bien une liaison point point ; - s'utilise pour une transmission analogique ou numrique ; - affaiblissement des signaux important suivant la longueur ; - le dbit dpend du type de la liaison et de la longueur. De l'ordre du Kb/s ou moins pour une liaison multipoint ainsi que pour une liaison point point d'une longueur suprieure au kilomtre. De quelques centaines de Kb/s jusqu' plusieurs dizaines de Mb/s (voire mme 100 Mb/s) lorsque la longueur est de plus en plus courte ; - sensible aux perturbations lectromagntiques. Pour rduire ces perturbations les paires torsades, dun mme cble, sont entoures d'une tresse mtallique, le cble est dit blind ( STP : Shielded Twisted Pair ). Il est aussi possible que lensemble des paires torsades soit entour dune pellicule de blindage (une feuille daluminium), auquel cas, le cble est dit crant ( FTP : Foiled Twisted Pair ). Cette pellicule vite le couplage de rayonnement perturbateurs haute-frquence (actifs partir de 25 Mhz environ). Si le blindage n'est pas correctement mise la masse, des courants parasites apparaissent et le support se comporte moins bien qu'une paire torsade sans blindage (qui est de surcrot moins cher). Les organismes EIA ( lectronic Industries Association ) et TIA ( Telephone Industries Association ) ont labor une norme EIA/TIA-568 dfinissant les caractristiques minimales de diffrentes catgories (3, 4, 5, 6, 7) de paires torsades notamment en ce qui concerne la bande passante et laffaiblissement en fonction de limpdance ; les paires torsades de catgorie 5 sont les plus utilises alors que les cbles blinds, introduits par IBM, n'ont pas eu un succs comparable. - diaphonie, c'est dire, transmission d'un signal parasite d'une paire vers les autres paires d'un mme cble. L'affaiblissement de ce signal (paradiaphonie) s'obtient par le torsadage et en rduisant la proximit des paires ; - simple installer et cot relativement faible notamment dans le cas des cbles de catgorie 3.


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Category 3 Class C

Category 5 Class D

Category 5E

Category 6 Class E

Category 7 Class F

Bandwidth

16 MHz

100 MHz

100 MHz

200 MHz

600 MHz

Cable Type

UTP

UTP/FTP

UTP/FTP

UTP/FTP

SSTP

Link Cost (Cat 5 =1)

0.7

1

1.2

1.5

2.2

Utilisation : - Topologies toile et anneau ; - les rseaux DAN (entre le rpartiteur d'tage et les nuds de l'tage).

II.2.2 Le cble coaxial Il est constitu d'un cble central entour d'un isolant et d'une tresse mtallique, le tout envelopp par une gaine protectrice. Caractristiques : - se prte bien une liaison point point ou multipoint ; - s'utilise pour une transmission analogique ou numrique ; - moins simple installer que la paire torsade ; - plus coteux que la paire torsade ; - on distingue, notamment, deux types de cbles coaxiaux : cble 50 utilis en bande de base, cble 75 (ou CATV : "Community Antenna TeleVision"), utilis en large bande - le dbit dpend de la longueur du cble et de ses caractristiques, il est de l'ordre de quelques Mb/s plusieurs dizaines de Mb/s (sur une longueur de 1 Km ) voire mme 1 Gb/s ; Utilisation : - topologies bus, anneau, arbre ; - tendance le remplacer par la paire torsade au niveau des rseaux DAN, et par la fibre optique pour le reste du cblage. II.2.3 La fibre optique Elle se compose d'un noyau entour d'une gaine. Le noyau est un guide cylindrique en verre ayant un fort indice de rfraction (changement de direction) dans lequel se propagent des faisceaux lumineux (ondes optiques). La gaine confine les ondes optiques. Le tout est recouvert par une ou plusieurs enveloppes de protection. AuxA. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

-9extrmits du cble se trouve lmetteur et le rcepteur. L'metteur est compos d'un codeur et d'une Diode ElectroLuminescente (DEL) ou d'une Diode Laser (DL) ou encore d'un laser modul. Le rcepteur est constitu d'un dcodeur et d'un dtecteur de lumire (photodtecteur). Remarque : Le rayon laser a pour avantages d'tre une lumire intense, monochromatique, stable en amplitude et en frquence, avec un phnomne de dispersion faible. Les diodes laser sont plus chres et durent moins. On distingue deux types de fibres optiques : - la fibre monomode : un seul angle d'incidence, diamtre de quelques microns, vitesse de propagation de l'ordre de 0,25 millions de kilomtre par seconde, bande passante jusqu' 100 Ghz/Km voire mme plusieurs milliers de Ghz/Km ; - la fibre multimode : plusieurs angles d'incidence, diamtre de quelques centaines de microns, vitesse de propagation de l'ordre de 0,1 millions de kilomtre par seconde, moins chre. Parmi les fibres multimode on distingue : la fibre multimode saut d'indice dont le noyau a un seul indice de rfraction, bande passante allant jusq 50 Mhz/Km ; la fibre multimode gradient d'indice dont le noyau a un indice de rfraction qui diminue progressivement en sloignant de laxe, bande passante allant jusqu 1 Ghz, vitesse propagation plus importante que celle pour la fibre saut dindice. La fibre optique multimodes gradient d'indice, malgr un cot double de la paire cuivre, semble tre la meilleure solution pour les rocades et les distances suprieures 100m. Elle est dj largement utilise pour fdrer les rseaux. - malgr la largeur de la bande passante que peut atteindre un support en fibre optique, le dbit est limit actuellement 1Gb/s, ceci est du l'impossibilit d'effectuer des conversions entre les signaux lectriques et les signaux optiques plus rapidement. Caractristiques : - sutilise pour une liaison point point, cependant il est dlicat de l'utiliser pour une liaison multipoint cause des difficults de drivation ; - le plus difficile installer (raccordement, drivation,...) ; - le plus coteux ; - bande passante et dbit important ; - pas de diaphonie ; - insensible aux perturbations lectromagntiques ; - faible attnuation ; - rsistance la chaleur, au froid et l'humidit ;


- 10 - encombrement et poids infrieurs aux autres supports ( 1 On remarque que lutilisation U correspond ici au rapport entre le temps utile pour linjection dune trame et le temps total pour mettre une trame et passer le jeton la station suivante.

3) Comment varie U par rapport N ? Dduire la valeur de U quand N tend vers l'infini. Que peut-on conclure ? 4) Pour F=0.1 et F=2 tracer lallure de la courbe U en fonction de N. 5) Pour N=2 et N=10 tracer lallure de la courbe U en fonction de F. 6) Comparer ces courbes avec ceux de lexercice prcdent.


- 22 -

III.

Normalisation des rseaux locaux

La diversit des LAN, de part les techniques et les moyens mis en uvre, a conduit un besoin de normalisation, d'autant plus que les LAN peuvent comporter une grande varit d'quipements provenant de diffrents constructeurs. C'est ainsi que le comit 802 de l'IEEE ( Institute of Electrical and Electronic Engineers ) a t constitu en 1980. La normalisation concerne les couches 1 et 2 du modle de rfrence OSI. Une famille de normes a t labore. Tous les travaux ayant aboutis du comit IEEE 802 ont t repris sous forme de norme ISO sous les numros 8802.x. Des travaux similaires ceux du comit IEEE 802 ont t mens en Europe par l'ECMA ( European Computer Manufacturers Association ).

III.1 Les normes IEEE 802.x Les normes IEEE 802.x correspondent une implmentation spcifique aux LAN de la couche physique et de la couche liaison. L'architecture IEEE 802 est dcrite par la figure 1.Couches suprieures ....

Rseau

Liaison

LLC MAC 802.3802.4

802.2 802.5 802.6 802.9 ....

PHY Physique PMDFigure 1 : Architecture IEEE 802 La norme IEEE 802.1 montre comment l'architecture IEEE 802 s'articule avec le modle de rfrence OSI, elle prsente les diffrentes normes de la famille IEEE 802. La couche liaison est dcompose en deux sous-couches : une couche pour le contrle d'accs (MAC : "Medium Access Control") et une couche pour le contrle de liaison (LLC : "Logical Link Control"). Cette norme dfinit les diffrentes primitives fonctionnelles en particulier ceux relatives aux interfaces avec les couches suprieures et la gestion du rseau (interconnexion et algorithmes de filtrage, adressage, administration).A. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- 23 La couche physique quant elle est compose de deux sous-couches : la couche PHY et la couche PMD ( Physical MeDium ). La couche PMD dfinit le type de support, le type de connecteur, le mode de transmission, le raccordement actif / passif,... Cette couche ralise aussi, dans le cas du protocole CSMA/CD, lcoute du signal. La couche PHY, quant elle, ralise la conversion parallle / srie et inversement, un contrle derreur (diffrent de celui effectuer au niveau MAC), le codage en ligne pour faciliter la synchronisation ... Les normes IEEE 802.3 802.4 802.5 dcrivent diffrentes mthodes d'accs et les caractristiques physiques rattaches chacune de ces mthodes : - IEEE 802.3 se base sur la mthode CSMA/CD sur bus - IEEE 802.4 se base sur la mthode jeton sur bus - IEEE 802.5 se base sur la mthode jeton sur anneau (la norme IEEE 802.8 dcrit l'utilisation de la fibre optique et de la connectique pour la mme mthode) Ces normes sont dcrites, respectivement, dans les sections III.2, III.3 et III.4. La norme IEEE 802.6 est relative aux rseaux mtropolitains (MAN). La mthode d'accs DQDB (Distributed Queue Dual Bus) a t retenue par le groupe IEEE 802.6. Les dbits escompts sont de 155 et 622 Mb/s. Le rseau utilis est constitu de deux bus unidirectionnels (cble coaxial ou fibre optique), de sens inverses, auxquels sont rattachs les nuds. Chaque bus est muni d'un gnrateur de trames comportant des tranches ou cellules (compatibles aux cellules ATM de taille 53 octets) dans lesquels les nuds peuvent dposer des octets. Les deux types de trafic, synchrone et asynchrone, sont prvus. Pour le trafic synchrone sont utilises des cellules dites rserves, qui passent devant les nuds des instants synchrones. Pour le trafic asynchrone sont utilises d'autres cellules arbitres par une file d'attente de la faon suivante. Une requte d'mission, effectue par un nud E, est ordonne la suite des requtes dj soumises par les nuds en aval du nud E (par rapport au sens de transmission). Contrairement la mthode CSMA/CD, cette mthode d'accs a pour principal avantage d'tre applicable pour des longueurs de bus importantes. Cependant elle n'est pas quitable et ncessite des coupleurs actifs pour pouvoir remplir les cellules (tranches) en temps rel. Un mcanisme de priorit entre les messages est aussi mis en uvre. La norme IEEE 802.9 concerne la normalisation d'une interface pour les LAN intgrant la transmission de la voix, des donnes et des images (IVDLAN : "Integrated Voice and Data Local Area Network"). La norme IEEE 802.10 concerne la scurit des changes. Plus prcisment elle traite les aspects de confidentialit, d'authentification, de contrle d'accs et d'intgrit de donnes.


- 24 La norme IEEE 802.11 concerne les rseaux locaux sans-fils WLAN ("Wireless LAN"). se dcompose en fait en plusieurs normes de transmission, offrant chacune des caractristiques diffrentes en terme de frquence, de dbit ou de porte du signal radio. Le rseau IEEE 802.11b (Wi-Fi 2) fonctionne sur la bande des 2,4 GHz. Il a principalement t dploy dans les aroports, les gares, les campus universitaires et les entreprises, car permettant linterconnexion des PC portables et dautres quipements. Les stations travaillant en Wi-Fi 2 ont une porte de quelques dizaines de mtres, condition que le terminal ne soit pas plus dune vingtaine de mtres de la station de base. Enfin, si la liaison nest pas satisfaisante, le dbit nominal de 11 Mbit/s peut se replier sur des dbits infrieurs : 5,5 Mbit/s, 2 Mbit/s et 1 Mbit/s. Les rseaux IEEE 802.11g (Wi-Fi 5) possdent des dbits plus levs que le Wi-Fi 2 (6 54 Mbit/s.), compatible avec le Wi-Fi 2 (bande de frquences de 2.4 GHz). Les deux sous-sections suivantes dcrivent ladressage au niveau MAC et la norme IEEE 802.2.

III.1.1 Adressage MAC Les liaisons n'tant pas point point une trame doit donc comporter au moins l'adresse destination. Nous dcrivons dans ce qui suit les diffrents modes d'adressages utiliss dans les trames MAC. Une adresse est attribue chaque coupleur.I/G I/G Adresse U/L 2 octets Adresse 6 octets

Figure 2 : formats dadresses On distingue deux formats (figure 2). Le format court de longueur 2 octets et le format long de longueur 6 octets. Pour ces deux formats d'adresse le premier bit gauche, de poids le plus faible, (bit I/G) indique s'il s'agit dune adresse de groupe (G=1) ou individuelle (I=0). Tous les bits sont 1 pour une diffusion. Dans le cas du format long, le second bit gauche (bit U/L) indique si l'adresse est locale (L=1) ou universelle (U=0). Une adresse est locale si elle est attribue par l'administrateur du rseau. Elle est dite universelle si elle est gre par une entit internationale (dpendant de l'IEEE). Elle est alors divise en deux parties. Les 3 octets de gauche servent dsigner le constructeur, les 3 autres octets sont attribus par le constructeur. Exemples : 3COM 02:60:8C:XX:XX:XX CISCO 00:00:0C:XX:XX:XX LANBridge de DEC 09:00:2B:XX:XX:XX


- 25 -

III.1.2 La norme IEEE 802.2 Elle est relative au contrle de liaison logique (LLC : "Logical Link Control"). La couche LLC offre la possibilit de dfinir des liaisons de donnes logiques entre toute paire de nuds de faon indpendante de la mthode d'accs. Trois types de service ont t prvus : - LLC 1 : sans connexion, non fiable - LLC 2 : avec connexion, conservation de l'ordre d'mission, fiable - LLC 3 : sans connexion, fiable Etant donn le faible taux d'erreurs dans les LAN, le service LLC1 est trs utilis. Les erreurs rsiduelles sont donc laisses la charge des couches suprieures (exemple : TCP/IP). En outre le service LLC1 permet la diffusion. Lorsqu'il sagit deffectuer des changes pendant une longue dure tout en garantissant le traitement des erreurs et en dlivrant les messages en squence (exemples dapplication : transfert de fichiers, terminal virtuel), il convient d'utiliser le service en mode connect LLC2. Le service LLC3, plus simple raliser, est utile lorsque les changes de donnes sont occasionnels mais doivent tre fiables comme cest le cas pour les rseaux locaux industriels. En particulier, ce service est utilis pour raliser un mcanisme de polling . Les services LLC2 et LLC3 ne sutilisent quen point point. Les protocoles LLC sont assez semblables ceux de HDLC. Une trame LLC, appele LPDU : "Link Protocol Data Unit", comporte les champs suivants (figure 3) : - 1 octet : adresse du point d'accs destination (DSAP : "Destination Service Access Point") ; le bit de poids le plus faible (I/G) indique si l'adresse est individuelle ou de groupe (LLC1) ; le bit suivant indique si ladresse est attribue par un organisme de normalisation (exemples, X25 : 0x7E, IP : 0x06, etc) ou non ; - 1 octet : adresse du point d'accs source (SSAP : "Source Service Access Point") ; - 1 ou 2 octets : contrle (similaire HDLC) ; - jusqu' 8 Moctets de donnes.DSAP SSAP Contrle Donnes

Figure 3 : format dune trame LLC Cette trame est encapsule dans le champ des donnes de la trame MAC. LLC1 utilise les LPDU non numrots suivants : UI (Unnembered Information ), XID ( eXchange Identification ) et TEST. LLC 2 utilise le mode ABM (Asynchronous Balanced Mode). Le protocole de gestion des transmissions est donc de type Go-Back-N. Le protocole Selective-Repeat n'a pas t retenu tant donne sa complexit et que les temps de transmissions dans les LAN sont assez faibles. LLC3


- 26 utilise des LPDU, inexistantes dans HDLC, AC0 et AC1 ( Acknowledged Connectionless ). Le contrle de flux et de type stop-and-wait . Les primitives de services de LLC1 sont (Figure 4) : - DL_UNITDATA.request (@locale, @distante, LSDU, priorit) - DL_UNITDATA.indication (@locale, @distante, LSDU, priorit) o : @locale et @distante permettent de dduire le SSAP et le DSAP et les adresses MAC ; LSDU (Link Services Data Unit) reprsente les donnes envoyer ; priorit est utilise dans le cas o la couche MAC gre des priorits. Station ARseau LLC MAC MAC

Station BLLC Rseau

DL_CONNECT.Request (LLC2) MA_DATA.Request MA_DATA.confirm MA_DATA.Indication DL_CONNECT.Indication (LLC2)

DL_CONNECT.Confirm (LLC2) DL_REPLY_UPDATE.Resquest (LLC3) (**) DL_UNITDATA.Request (LLC1) DL_DATA_CONNECT.Request (LLC2) DL_DATA_ACK.Request(LLC3) DL_REPLY.Request (LLC3) (**) DL_REPLY_UPDATE_STATUS.Indication (LLC3)

DL_DATA_CONNECT.Confirm (LLC2) DL_DATA_ACK_STATUS.Indication (LLC3) DL_REPLY_STATUS.Indication (LLC3) DL_DISCONNECT.Request (LLC2) DL_DISCONNECT.Confirm (LLC2)

DL_UNITDATA.Indication (LLC1) DL_DATA_CONNECT.indication (LLC2) DL_DATA_ACK.Indication (LLC3) DL_REPLY_Indication (LLC3) (**)

DL_DISCONNECT.Indication (LLC2)

N.B :

-Les primitives MAC ne sont pas toutes reprsentes dans la figure -Les primitives DL_REPLY_X permettent au rcepteur de renvoyer des donnes en rponse, en mme temps que lacquittement. - Les primitives LLC2 pour le contrle de flux ne sont pas reprsentes

Figure 4 : exemples dchange de primitives LLC D'autres primitives de services pour LLC2 et LLC3 sont utilises notamment pour l'tablissement / libration de connexion et l'acquittement. La figure 4 donne un exemple dchange de primitives entre les couches MAC, LLC et rseau. Les primitives de la couche physique ne sont pas reprsentes (PHY_DATA.request, PHY_DATA.indication).


- 27 -

III.2 La norme IEEE 802.3 III.2.1 Mthode d'accs - CSMA/CD (cf. II.4.4). - la suite d'une collision l'algorithme de reprise, appel BEB ("Binary Exponential Backoff"), est le suivant : la N ime collision et tant que N est infrieur 16, on tire une valeur entire alatoire V appartenant [0..2min(N,10)[ ; la nouvelle tentative sera effectue aprs V * 51,2 s (V * Time_Slot). Si le nombre de tentatives atteint 16, la transmission de la trame est abandonne. - un autre algorithme de reprise dterministe est utilis pour le protocole 802.3D (DCR : Deterministic Collision Resolution ). Il assure un dlai maximum de transmission. L'algorithme est bas sur le principe de rsolution en arbre binaire (figure 5).

Ti : transmission dun message Ci : collision Vi : aucune transmission (tranche vide) o i est le numro de tranche N : noeud N ayant un message transmettre C1 : Collision initiale (dbut dpoque)

C13

C2

V17 (fin poque)

C14

C8

C3

T16

T15

C10, T11, T12

V9

C5, T6, T7

T4

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Borne dune poque = N * T + (N-1) * TC avec : N : nombre de noeuds ; T :temps de transmission dune trame ; TC : tranche canal

Figure 5 : rsolution par un arbre binaire


- 28 On distingue deux modes, le mode ferm o les nouveaux messages arrivant la suite dune collision sont transmis aprs la rsolution de la collision, et le mode ouvert o de nouveaux messages peuvent tre transmis au cours de la rsolution de la collision (si l'ordre d'un message nest pas dpass au niveau de larbre de rsolution).

III.2.2 Format d'une trame 7 octets 01010101 prambule utile pour la synchronisation 1 octet 10101011 SFD ("Start Frame Dlimitor") 2 ou 6 octets adresse destination 2 ou 6 octets adresse source 2 octets longueur du champ information 46 1500 octets champ information et bits de bourrage 4 octets FCS sur les champs aprs le SFD III.2.3 Primitives de service MA_DATA.Request (adresse_destination, adresse_source, retour_erreur (transmition_OK, collisions_excessives) ; MA_DATA.confirm : confirmation locale MA_DATA.Indication (adresse_destination, adresse_source, retour_erreur (Reception_OK, longueur_incorrecte, erreur_FCS)

MA_SDU) :

MA_SDU) :

III.2.4 Principales caractristiques physiques Suivant le cblage et la vitesse de transmission plusieurs normes ont t dfinies1 : - 10 BASE 5 : cble coaxial (jaune), semi-rigide, transmission en bande de base (Manchester), 10 Mb/s, topologie en bus, longueur maximale d'un segment 500 m, longueur minimale entre nud 2.5 m (afin que les ondes rflchies par les connexions ne soient pas en phase et ainsi viter le cumul de leurs valeurs en une valeur plus importante), le nombre maximal de nuds par segment 100, le nombre maximal de rpteurs 4. - 10 BASE 2 : cble coaxial (noir ou gris, RG58), souple, transmission en bande de base (Manchester), 10 Mb/s, topologie en bus, longueur maximale d'un segment 185 m, longueur minimale entre nud 0.5 m, nombre maximal de nuds par segment 30, nombre maximal de rpteurs 4. - 10 BROAD 36 : cble coaxiale CATV (RG6), semi-rigide, large bande, 10 Mb/s, topologie en bus, longueur maximale sans rptition 3600 m, nombre maximal de nuds par segment 1024.Quelques caractristiques de ces normes sont mentionnes ; la description de certaines normes sera plus dtaille dans le chapitre IV.1


- 29 - 1 BASE 5 : paire torsade, en bande de base, 1 Mb/s, topologie en toile ou hirarchie dtoiles dont la hauteur est d'au plus 4 niveaux concentrateurs appel HUB qui ont le mme comportement qu'un bus, la distance maximale entre deux HUB est de 250 m alors que entre un HUB et une station elle est de 500 m. - 10 BASE T : paire torsade (catgories 3, 4, 5), en bande de base, 10 Mb/s, topologie la mme que 1 BASE 5, la longueur recommande dun cble est de 100 m, nombre maximal de nuds (au total) 1024. - 10 BASE FP (Fiber Passive) : fibre optique, 10 Mb/s, topologie en toile, longueur maximale dun cble 500 m, HUB passif - 10 BASE FL (Fiber Link) : fibre optique, 10 Mb/s, topologie en toile, longueur maximale dun cble 2 Km - 10 BASE FB (Fiber Backbone) : fibre optique, 10 Mb/s, longueur maximale dun cble 2 Km, 15 rpteurs au plusSupplement 802.3a 802.3c 802.3d 802.3i 802.3j 802.3u 802.3x 802.3z 802.3ab 802.3ac 802.3ad Year 1985 1985 1987 1990 1993 1995 1997 1998 1999 1998 2000 Description 10 BASE-2 thin Ethernet 10 Mbps repeater specification Fiber Optic Inter Repeater Link 10 BASE-T twisted pair 10 BASE-F fiber optic 100 BASE-T Fast Ethernet and auto negotiation Full duplex standard 1000 BASE-X Gigabit Ethernet SX, LX, CX 1000 BASE-T Gigabit Ethernet over twisted pair Frame size extension to 1522 bytes for VLAN tag Link aggregation for parallel links

III.2.5 Evolutions de lEthernet vers le haut dbit D'autres normes sont proposes pour des LAN Ethernet haut dbit : - Le Fast Ethernet (100 Mb/s) est un amnagement de la norme IEE 802.3 en gardant le mme protocole daccs mais le diamtre du rseau a t rduit d'un facteur denviron 10, il prconise 3 standards : le 100 BASE 4T sur de l'UTP 3, 4 et 5 sur 4 paires (100 m), le 100 base TX sur de l'UTP 5 sur 2 paires (100 m) et le 100 base FX sur 2 fibres multimodes (2 Km). Un seul niveau de HUB de classe 1 ou deux niveaux de HUB de classe 2. - Utilisation dun nouveau protocole MAC de type polling, les mmes cbles tlphoniques sont gards ( Voice Grade ) 4 paires sont cependant utilises. Les travaux correspondants sont effectus par le comit IEEE 802.12 (100 BASE VG).


- 30 - Le Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z 802.3ab) a t dfini ds le dpart en deux versions, semi-duplex et duplex intgral. Dans la version semi-duplex le support est partag et laccs au support est gr par le mme protocole CSMA/CD. Pour assurer la compatibilit avec les couches suprieures, la taille minimale des trames est maintenue 64 octets par rapport ces couches. Toutefois, afin de garder une longueur maximale raisonnablement leve pour le support partag, les trames de taille infrieure 512 octets sont compltes par des octets vides (padding) pour atteindre les 512 octets. Aprs lenvoi de cette premire trame qui permet un quipement doccuper le support partag, ce mme quipement a la possibilit denvoyer dautres trames, de taille infrieure cette fois-ci 512 octets, pour une dure qui correspond 8000 octets, sans tre inquit. Cette procdure de rservation temporaire du support par une trame de taille suprieure ou gale 512 octets permet dassurer un dbit utile lev mme si les trames de faible taille (512 octets) dominent. La taille maximale des trames est la mme que pour Ethernet (1514 octets). La version duplex de Gigabit Ethernet permet dinterconnecter des quipements travers un support bidirectionnel (dbit thorique 2x1 Gbit/s), utilis par deux quipements la fois, donc CSMA/CD devient inutile. Cela permet non seulement daugmenter le dbit utile, mais aussi de saffranchir des contraintes de time slot et donc daugmenter la taille maximale du rseau jusquaux limites imposes par la technologie de transmission (3000 m pour 1000 Base-LX sur fibre monomode). - Utilisation des commutateurs rapides. - Ajout de canaux synchrones permettant de raliser un Ethernet multimdia. Le protocole daccs se rapproche du protocole DQDB.

III.3 La norme IEEE 802.4 III.3.1 Mthode d'accs et gestion des stations - jeton adress sur bus ("token-bus"). Chaque nud maintient les adresses du prdcesseur et du successeur suivant un ordre dcroissant (sauf entre deux nuds) pour former un anneau logique. - lmetteur dune trame a la possibilit de solliciter une rponse, auquel cas, le destinataire na pas besoin du jeton pour envoyer sa rponse. - lorsqu'un nud passe le jeton, il reste l'coute pour vrifier que le nud successeur envoie une trame (de donnes ou le jeton). Dans le cas ngatif et aprs un certain nombre de tentatives un nouveau successeur est lu. Dans une premire phase, une requte est diffuse sur le rseau pour dterminer le successeur de lancien successeur ; si cette requte choue un algorithme de rsolution en arbreA. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- 31 quaternaire est utilis pour dterminer le nouveau successeur (ladresse est de 48 bits, la profondeur de larbre est 24). - de plus, pour prvenir la perte d'un jeton, chaque station maintient un temporisateur et au bout d'un dlai de garde dcrte que le jeton est perdu. Un algorithme pour dsigner quel nud doit re-gnrer le jeton (en fonction des adresses) est mis en place. - ayant le jeton, un nud teste priodiquement (tous les P passages du jeton, 16 P 255) sil existe un nouveau nud qui veut sinsrer dans l'anneau et devenir le successeur du nud qui dispose du jeton. Si plusieurs nuds veulent sinsrer un algorithme de rsolution en arbre quaternaire est utilis. Linsertion du nouveau nud nest effectue que si le temps de rotation du jeton reste en dessous dun temps de rotation cible. La station qui dispose du jeton invite pour linsertion en envoyant un sollicit-successor-1 (adresse infrieure la sienne, sinon sollicitsuccessor-2). Si pas de rponse la station passe le jeton. Si une seule rponse, alors insertion de la station. Si plusieurs rponses alors la station qui dispose du jeton envoi un resolve-contention. Une station qui veut sinsrer rpond alors dans la Kme fentre, K est dtermin en fonction de la fentre. Toutefois si le canal est dtect occup avant la Kme fentre la station se retire.

11

2 10 A B C

3 01 D 01

4 00 E 00 A Termine Terminent A B C E

11

1

2

3

4

10 00 11 10 10 10 01 11 10 10 01 01

1 11

2 10

3 01

4 002

11

10 B C

D 01 10 01 11 00 10 11 00

3

11

10

01 B C

00

4

11 B

10

01 C

00 Termine

- un mcanisme optionnel de priorit est mis en uvre. S'il n'est pas utilis, un nud ne peut dtenir le jeton au-del d'une certaine priode (fixe lors de la configuration). Autrement, un message est associe une priorit. Quatre priorits


- 32 sont dfinies. A chaque priorit I est associe un objectif de temps de rotation du jeton OTRI. Plus la priorit I est haute plus OTRI est grand. Sur chaque nud et pour chaque ordre de priorit I ( partir de la plus haute), lorsque le jeton revient, aprs un temps TR, les messages sont mis dans la limite du temps qui reste. La plus haute priorit 6 est utilise pour le trafic temps rel qui garantit un temps daccs infrieur N*OTR6, N est le nombre de stations. - Avant de se retirer, une station doit attendre le jeton et informer les nuds prcdents et suivant. Exemple : voir la figure 6.

III.3.2 Format d'une trame au moins un octet prambule utile pour la synchronisation 1 octet VV0VV000 SFD (V est une violation du code, ni 0 ni 1) 1 octet FC : ("Frame Control"), type de trames (donnes, commande / rponse, jeton), priorit 2 ou 6 octets adresse destination 2 ou 6 octets adresse source au plus 8191 octets champ information 4 octets FCS 1 octet VV1VV1ME le bit M indique que la trame est suivie dune autre ; le bit E est positionn s'il y a erreur III.3.3 Primitives de service MA_DATA.Request (FC, adresse_destination, adresse_source, MA_SDU, priorit&service_confirmation). service_confirmation indique sil faut une confirmation locale ou distante, auquel cas, cette mme primitive est utilise pour la rponse (le paramtre service_confirmation permet de distinguer une rponse). MA_DATA.Indication (FC, adresse_destination, adresse_source, MA_SDU) : retour_erreur (Reception_OK, longueur_incorrecte, erreur_FCS,...) MA_DATA.Confirmation (tat_transmission, priorit_effective). La confirmation peut tre locale ou distante (par le rcepteur ayant reu lindication). Il existe dautres primitives de gestion.


- 33 OTR6= 100 OTR4= 80 OTR2= 40 OTR0= 20 Itration Messages mettre TR 1 2*m68

- Temps de passage dun jeton = 1 - Initialement le jeton arrive la station 3 o TR=4 ; le jeton ayant effectu un tour complet sans quaucun message ne soit mis - Notation : mprioritdure de transmission 2 m410

3 m410

4 m440 m420 m410 14 22 m440 m410 m420

4 2* m68

72

24 m410

54 m420

34

Messages mis

Station 3

Station 0

m22

m010

m010

m010

20

56

34

4

22

54

34

4

m22, Station 2 Station 1

m010

Figure 6 : exemple simplifi du fonctionnement de la mthode daccs IEEE 802.4

III.3.4 Caractristiques physiques - Cble coaxial CATV 75 , 3 types de caractristiques physiques ont t spcifis : en bande de base (Manchester diffrentiel) ; 1 Mb/s, en large bande ; 1 seul canal ( carrierband ); 1, 5 ou 10 Mb/s, en large bande ; plusieurs canaux (broadband ); 1, 5 ou 10 Mb/s. - Fibre optique, modulation damplitude, manchester, 5, 10 ou 20 Mb/s. III.4 La norme IEEE 802.5 III.4.1 Mthode d'accs - jeton sur anneau "token-ring" (cf. II.4.2). - disposant du jeton il est possible dmettre plusieurs trames de suite, un temporisateur (THT : Token Holding Timer ) contrle le temps maximum de dtention du jeton (par dfaut 10 ms)


- 34 - retrait d'une trame par son metteur - la libration du jeton se fait ds la rception de len-tte de la premire trame - dans une premire version le jeton est libr lorsque la trame revient l'metteur ; dans une seconde version, le jeton est libr ds la fin de transmission par lmetteur. Nous illustrons dans la suite la premire version. - utilisation d'un mcanisme de priorit (description simplifie) : A chaque message MI est associ une priorit I (8 niveaux sont dfinis). Sur chaque nud le message le plus prioritaire est not MS. Au jeton est associ une priorit courante P et une priorit R de rservation. P et R sont initialises la priorit la plus basse 0. un jeton libre ne peut tre pris par un nud que si S P (S relative ce nud) auquel cas la valeur de P est mise Max(P,S), S est mise jour et R est mise la valeur de Max(0,S). Un nud par lequel passe le jeton occup ou de priorit P > S (S relative ce nud), met jour R par la valeur de Max (R,S). Le jeton est libr au retour et lorsque le nud qui le dtient ne dispose plus de message de priorit suprieure ou gale Max (P,R) ou aussi lorsque le THT a expir. Lors de la libration du jeton : si P < R alors la valeur de R est affecte P et Max (0,S) est affecte R, sinon Max(R,S) est affecte R. Tout nud ayant augment la valeur de P mmorise l'ancienne valeur dans une pile. Lorsque le jeton lui revient libre (ou vient dtre libr) avec la mme nouvelle valeur, si la valeur de R (ayant t mise jour localement par Max(R,S)) est infrieure ou gale l'ancienne valeur de P (tte de la pile)1, celle ci est dpile et affecte P, sinon la valeur de R est affecte P et R est mise Max (0,S) . Exemple : voir la figure 7.

1

Si la tte de la pile est gale R alors S est mis jour et Max (0,S) est affect R.


- 35 - chaque station dispose dun message mettre en fonction duquel S est positionn : sur la station 1, S = 2 sur la station 2, S = 4 sur la station 3, S = 6 - notation : jeton = - le THT nest pas pris en compte

2 1 3

Valeur du jeton larrive sur la station Station 1 empile 0 et P 2 empile 2 et P 6 tte(pile)< 4 et P 4 dpile 2 et P 2 dpile 0 et P 0 Station 2 Station 3

Figure 7 : Exemple simplifi du fonctionnement de la mthode daccs relative la norme 802.5

III.4.2 Nud moniteur et gestion des stations Une station est dsigne comme tant le moniteur, elle surveille le fonctionnement du rseau, exemples : - le jeton libre fait plus d'un tour sans que la priorit ne redescende alors le moniteur purge l'anneau (trame PRG) ; - une trame de donnes ayant fait plus d'un tour est limine par le moniteur (bit M) ; - si aucune trame ne passe par le moniteur, au bout d'une certaine temporisation l'anneau est purg et le jeton est re-gnr ;La surveillance de la prsence du moniteur se fait grce aux trames AMP ("Active Monitor Present") et SMP ("Standby Monitor Present"). La procdure dchange de ces trames permet aussi chaque station de connatre ladresse de son prcdent NAUN Next Active Upstream Neighbor (utile pour la procedure Beacon dcrite dans ce qui suit) :


- 36 - le moniteur met priodiquement une trame AMP ("Active Monitor Present") A=C=0 - la 1re station (suivante) note ladresse du moniteur comme station en aval puis transmet la trame AMP en mettant les bits A et C 1 transmet une trame SMP ("Standby Monitor Present" avec A=C=0) la station suivante - La station suivante est ainsi informes de la prsence du moniteur et apprend ladresse du nud prcdent (moniteur en veille). Les bits A et Cde la trame SMP sont mis 1. - La procdure se poursuit ainsi o chaque station met une trame SMP. Lorsque le moniteur reoit une trame SMP avec A=C=0 le processus sarrte. Toute station aura ainsi apprit ladresse du NAUN. Llection du moniteur se fait de la faon suivante : une station ne recevant pas de trame AMP pendant un certain temps met une trame CT une station recevant un CT le r-met si ladresse de lmetteur est plus grande que la sienne, sinon elle met un CT au final, la station ayant la plus grande adresse MAC devient le moniteur Lorsquune station ne reoit plus de trames et la suite dune certaine temporisation, la procdure Beacon est dclenche, elle reprsente la dernire chance pour le recouvrement la suite dune panne : une trame Beacon est envoye au NAUN qui se retire, effectue un autotest et se rinsre si lautotest ne rvle pas de dysfonctionnement, auquel cas, la station qui a envoy la trame Beacon effectue son propre autotest. Linsertion dune station dans lanneau se fait comme suit : - la station met des trames LMT ("Lobe Media Test") - la station teste si elle est la premire pour devenir le moniteur si un moniteur est prsent (PRG,AMP), la station met une trame DAT ("Duplicate Address Test"), si en retour les bits A et C sont non positionns la station sinsre, sinon la station se retire si aucun moniteur nest dtect, la station met une trame CT, si en retour les bits A et C sont non positionns la station devient le moniteur.


- 37 -

III.4.3 Format d'une trame 1 octet VV0VV000 SD ("Start Delimitor") 1 octet PPPTMRRR AC ("Access Control"), PPP : priorit du jeton, RRR : priorit de rservation, T : jeton (0=libre / 1=occup), M mis 1 par le moniteur et 0 par l'metteur de la trame (permet de retirer une trame par le moniteur si elle fait plus d'un tour) 1 octet FC permet de distinguer diffrents types de trames : donne, commande (purge, test,...) 2 ou 6 octets adresse destination 2 ou 6 octets adresse source quelconque champ information ( transceiver) permettant de commander le transceiver : entrer en mode monitor, passer en mode normal

1

Le test SQE : Le signal SQE peut tre utilis en tant que test , on lappelle alors SQE(T). Il sert vrifier la connexion entre la station et le tranceiver. Il est mis uniquement vers la station et non vers le rseau.. Le SQE(T) est appliqu entre chaque trame et a reu pour cette raison le nom de HearBeat (battement de coeur). Il peut tre activ ou dsactiv par un intrrupteur. Il ne faut surtout pas lactiver si la station n'en connat pas la signification. Il pourrait tre interprt comme un SQE standard et faire croire la station qu'il y a un taux anormal de collisions


- 43 - Fan out ou multiplicateur d'accs : ce dispositif permet de connecter plusieurs nuds un mme transceiver via des cbles AUI (pour 10 BASE 5). - Rpteur : il permet de relier deux segments. Le nombre de rpteurs est limit selon la norme utilise. Un rpteur est particulirement utile pour relier un rseau Ethernet de base un rseau Cheapernet. Il existe des rpteurs distants qui permettent de relier deux segments loigns. Ces rpteurs sont forms de deux rpteurs relis par un cble couvrant la distance en question. - Carte coupleur (NIC : "Network Interface Card") : charg de contrler les communications en particulier les fonctions de la couche physique du modle OSI et de la sous-couche MAC. Il existe des coupleurs dits intelligents qui grent des fonctions de niveaux suprieurs (LLC et plus). La carte coupleur est monte sur le bus de la machine (ISA/EISA,...). Elle peut tre munie de plusieurs ports (BNC, AUI-DB15, RJ45). A l'mission, les contrles de transmission effectus par la carte coupleur sont : construction de la trame, attente de la libration du canal, l'mission est initialise aprs un dlai inter-trame minimum de 9,6 s (permet de dceler le repos du signal, donner la possibilit aux interfaces rseaux de se prparer et d'mettre), Surveillance du canal, en appliquant la mthode d'accs CSMA/CD. A la rception, les actions suivantes sont effectues : dtection de l'arrive d'une trame, rception bit par bit jusque le repos du signal, vrification que la taille de la trame n'est pas courte ("runt"), comparaison des adresses du nud et de destination, s'ils sont gaux la trame est retenue pour tre dlivre la couche suprieure, vrification de l'alignement et du FCS, vrification que la taille de la trame n'est pas longue ("jabber"), mise jour du mot d'tat indiquant la validit de la transmission.


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- HUB : il a t introduit dans le rseau Starlan pour raliser une topologie en toile dont les nuds sont les HUBs (d'o le nom en anglais). Un HUB rcupre le signal par une entre et duplique ce signal sur les sorties. Un HUB est actif, il r-amplifi (rpt) le signal. Il est principalement utilis pou un cblage 10 BASE T mais aussi il peut comporter des ports BNC AU . La possibilit dempiler les Hubs travers des ports appropris permet de remdier en partie aux contraintes lies au nombre de segments quon peut cascader (cf IV.3) Hub multi Protocole (3com)

- Commutateur (Switch) permet dinterconnecter des stations, des HUBs ou des segments Ethernet. Pour augmenter le dbit on peut passer la commutation Ethernet ou Ethernet FDSE (Full Duplex Switched Ethernet).La commutation Ethernet abandonne le principe du mdium partag Plusieurs transmissions peuvent avoir lieu en mme temps (dbit de 10 Mb/s par port). Deux techniques de commutation sont proposes par les constructeurs : "Cut-Throught" ou "on the fly" Temps de transit minimal Possibilit de trames errones "Store and Forward" Temps de latence de l'ordre de 50 ms Permet de filtrer les trames errones Les commutateurs peuvent (en option) permettre de dfinir des rseaux locaux virtuels (VLAN : Virtual LAN ). Un VLAN est constitu dun sousensemble de stations relies par un rseau Ethernet virtuel. Une trame envoye sur un VLAN nest visible que par des stations qui appartiennent au mme VLAN. Il est aussi possible de dfinir des stations appartenant la fois plusieurs VLAN. A lintrieur dun mme VLAN, le commutateur ralise des oprations de filtrage. La communication entre VLAN se fait grce des routeurs. Diffrents critres sont utiliss pour le regroupement des stations enA. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- 45 VLAN : dfinition de groupe dadresses MAC, dfinition de groupe de ports physiques au niveau des commutateurs, regroupement par protocoles, ... La structuration en VLAN permet de sabstraire de la disposition physique des stations lors de la dfinition des sous rseaux (rseaux capillaires). Elle facilite ainsi le contrle des domaines de diffusion, la mobilit des utilisateurs et donc loptimisation du rseau et les contrles de scurit. Remarque : Plusieurs commutateurs peuvent tre regroups par des liaisons ( Trunk ) permettant ainsi dtendre le nombre de ports disponibles. Les commutateurs peuvent tre de niveau 2 ou de niveau 3 auquel cas ils peuvent fonctionner en tant que routeur

IV.1.3 Composition dun rseau multi-segments Il existe deux modles pour pouvoir mettre en place un rseau Ethernet comportant plusieurs segments. Nous illustrons ces modles pour les rseaux Ethernet 10 Mb/s. Des modles quivalents existent pour les rseaux Fast Ethernet et le Gigabit Ethernet.- Modle 1 : Rgles de configuration : dfinies par lIEEE permettant de garantir le bon fonctionnement de celui-ci les interconnexions de segments ncessitent l'utilisation de rpteurs, le chemin entre deux stations peut contenir jusqu' cinq segments, quatre rpteurs (y compris les transceivers et cbles AUI respectifs), deux transceivers et deux cbles AUI. les cbles AUI pour les mdias 10Base-FP et 10Base-FL ne doivent pas dpasser 25m (soit 50m pour les deux liens AUI avec les transceivers). lorsqu'un chemin de transmission utilise cinq segments, deux de ces segments au moins doivent tre des segments de liaison, lorsqu'un chemin de transmission utilise cinq segments, tout segment fibre optique (FOIRL, 10Base-FB ou 10Base-FL) ne peut excder 500 m et chaque segment 10Base-FP ne peut excder 300 m. lorsqu'un chemin de transmission utilise quatre segments et trois rpteurs, tout segment fibre optique (FOIRL, 10Base-FB ou 10Base-FL) ne peut excder 1000 m et chaque segment 10Base-FP ne peut excder 700 m; il n'y a pas de contrainte sur l'utilisation des segments de liaison Exemple conforme au modle 1 :


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- Modle 2 du dlai d'un chemin : Un autre modle de l'IEEE, pour les configurations complexes, comprend un ensemble de rgles de calcul permettant de calculer le dlai de propagation (RTD) entre deux stations. Un autre ensemble de rgles doit aussi tre vrifi, il est relatif au temps inter-trames qui, sil est en dessous de 96 temps bit, risque de crer des overrun la rception. Cet ensemble de rgles nest pas illustr dans la suite. Ces deux ensembles de rgles permettent ainsi de vrifier le bon fonctionnement d'un rseau. Rappel : la spcification IEEE stipule que toute station mettrice doit tre notifie d'une ventuelle collision durant les 512 premiers bits de l'mission impliquent que le RTD ne peut excder 512 temps bit quels que soient les mdias utiliss dans la configuration. De manire faciliter le calcul du RTD dans un environnement multi-mdia, le modle dfinit les segments gauche, droit et intermdiaire (un ou plusieurs) :

tRpteur Transceiver

t t

D MdiaA. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- 47 En fonction du type de mdia composant le chemin entre deux stations, l'IEEE fournit les dlais induits :Type de segment long. Max 10Base5 500 10Base2 185 FOIRL 1000 10Base-T 100 10Base5-FP 1000 10Base5-FB 2000 10Base5-FL 2000 Excs AUI 48 Segm. Base 11.75 11.75 7.75 15.25 11.25 12.25 0 gauche Max 55.05 30.73 107.75 26.55 111.25 212.25 4.88 Segm. Base 46.5 46.5 29 42 61 24 33.5 0 interm. Max 89.8 65.48 129 53.3 161 224 233.5 4.88 Segm. Base 169.5 169.5 152 165 183.5 156.5 0 droit Max 212.8 188.48 252 176.3 284 356.5 4.88 Dlai / mtre 0.0866 0.1026 0.1 0.113 0.1 0.1 0.1 0.1026

O :Base = dlai min. (transit de transceiver, rpteur, cble AUI de 2m, collision) pour le mdia utilis Dlai / mtre = temps de traverse aller-retour pour un mtre de mdia utilis. Tous les dlais sont exprims en temps bit.

Le calcul du dlai dun chemin se fait de la faon suivante : Le dlai du chemin entre deux stations est dcompos en dlais de segments ou SDV Segment Delay Value composant le chemin. Pour un segment donn, SDV = Base + (longueur du segment * RTD / mtre) La procdure dterminant le dlai du chemin est la suivante : Calculer le SDV pour chacun des segments composant le chemin, Si les segments gauche et droit sont de nature diffrente, effectuer le calcul nouveau en les inversant, puis retenir le dlai le plus long, Si les cbles AUI excdent 2m (les valeurs de base incluent une longueur de cble AUI gale 2m par dfaut) rajouter le dlai correspondant, Effectuer la somme de tous les SDV, Ajouter une marge de 5 temps bit, Si le dlai ainsi obtenu est < 576 temps bit, le chemin est valide. Effectuer cette procdure entre toutes les extrmits du rseau.

IV.2 Token-Ring IV.2.1 Prsentation Le rseau Token-Ring a t produit et commercialis par IBM en 1985. C'est dailleurs ce rseau qui a t la rfrence pour la norme IEEE 802.5. IV.2.2 Composantes d'un rseau Token-Ring - MAU ("Multiple Access Unit") : pour une meilleure tolrance aux pannes, la topologie relle est en toile dont le nud central, appel MAU, ralise une boucle. Le MAU est capable de dtecter une coupure d'un cble ou un nud hors service auquel cas la drivation correspondante est referme(relais byA. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- 48 pass). Il existe des MAU actifs qui rptent le signal et participent l'administration du rseau. Le MAU dispose aussi de deux prises RI (Ring In) et RO (Ring Out) qui permettent de relier les MAU entre eux pour former une boucle plus grande (figure 2.a). - CAU ("Controlled Access Unit") : concentrateur, comme le MAU, intelligent permet, en autres, de dtecter et didentifier les nuds en panne et de les signaler une console. - Commutateur Token-Ring : de la mme faon que le rseau Ethernet des commutateurs Token-Ring sont aussi proposs.

RI/RO

RI/RO

a) une seule boucle

Figure 2 :interconnexion de deux MAU Si les deux prises de chaque MAU sont utilises, on obtient deux boucles dont l'une est redondante et n'est utilise que lorsqu'une liaison (RI-RO) tombe en panne (figure 2.b).

b) deux boucles

MAU

CAU

Modules T.R BayNetworks Chassis Hub BayNetworks


- 49 - Rpteur : regnre les signaux et permettent daugmenter la distance autorise. Il existe deux types de rpteurs : lectrique et optique. La distance obtenue par ladjonction de rpteurs entre station et MAU et entre MAUs dpend du type de cblage utilis, du dbit du rseau, et du produit achet; certains produits peuvent tre cascads autorisant une distance inter MAUs jusqu 1500m. - Mdia : * type 1 : 2 paires torsades blindes, distance maximale MAU-station (lobe) 100 m, distance maximale MAU -MAU 300 m, 260 stations au maximum, dbit 4 ou 16 Mb/s, utilis pour les liaisons station-MAU (cble de lobe) ou entre MAU, 33 MAU au maximum. * type 3 : 4 paires torsades non blindes : 2 paires pour les donnes et 2 paires pour des prises de tlphone, distance maximale MAU-station (lobe) 45 m, 72 nuds au maximum, dbit 4 Mb/s, utilis essentiellement pour un cble de lobe, 9 MAU au maximum. * type 2 : type 1 + type 3 * type 5 : la fibre optique est aussi utilise pour interconnecter les MAU loigns (jusqu' 2 Km). * type 6 : 2 paires torsades blindes en fils multibrins (pour plus de souplesse), utilis pour connecter les MAU entre eux (cble jarretire). Remarquons que la limitation en nombre de nuds a t introduite par IBM pour limiter le dlai de rotation du jeton. - Connecteur hermaphrodite ( la fois mle et femelle) est utilis pour les connexion avec le MAU. Quand une prise n'est pas connecte, les fils du signal entrant sont connects ceux sortant. La connexion avec la carte coupleur se fait, pour cble de type 1, par un connecteur DB9. Pour un cble de type 3 un connecteur RJ45 est utilis.

STPl - le coupleur est capable de transmettre des bits tout en recevant dautres bits (tat transmission ), de rpter les bits en entre vers la sortie (tat By-Pass ), de lire les bits tout en les rptant sur la sortie avec la possibilit de les modifier au vol (tat Listen ). Pour cela, au niveau d'un coupleur, est insr dans la boucle un registre dcalage suffisamment long pour que le coupleur puisse effectuer lesA. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- 50 oprations ncessaires de lecture et de modification. Chaque station disposant dune horloge H, la cale grce au signal provenant de la station en amont. Nanmoins, un niveau admissible, une certaine drive de lhorloge se produit et ceci tant donne la variation de la vitesse de propagation du signal. Pour compenser la drive cumule sur un tour danneau, le moniteur actif dispose dune mmoire lastique (tampon lastique dau moins 24 bits)

IV.3 Plan de cblage La mise en place d'un rseau local ncessite des travaux de cblage. C'est dailleurs le cas pour les systmes tlphonique, vido, lectrique ou encore de contrle d'accs. Le cblage comprend la pose des cbles, des botiers et des prises et la mise en place des sous-rpartiteurs. Il faudra donc pralablement dterminer les emplacements des prises et les chemins adquats en fonction du plan du btiment, des bureaux desservir, des sources de bruits comme les lignes de courant fort (exemple de rgles de cblage : distance dau moins 30 cm si le cble rseau doit passer en parallle avec un cble courant fort sur une distance de 20 m),... Deux solutions peuvent tre envisages : le post-cblage ou le pr cblage. Le postcblage est ralis pour des besoins bien prcis et volue la demande suivant ces besoins. Cette solution est souvent opre pour les btiments dj construits. Par contre, le pr cblage consiste effectuer les oprations de cblage d'une faon desservir systmatiquement tout le btiment, mme les locaux non prvus par les besoins actuels. Les possibilits de connexion (types de prises) doivent tre les mmes dans tous les bureaux. Une autre caractristique importante la quelle doit rpondre le pr-cblage est la reconfigurabilit, c'est dire, la possibilit de rutiliser le cblage pour diffrents types de rseaux locaux et diffrents schmas de cblage (btiment intelligent). D'autre part, pour rduire les cots d'installation, il convient d'intgrer la transmission de la voix, des donnes et des images dans une mme opration de cblage. Les industriels recommandent d'utiliser des cbles diffrents pour la tlphonie et pour l'informatique car cette dernire ncessite de plus en plus une qualit suprieure permettant des dbits importants (cblage non banalis). Exemple le cblage d'IBM : cblage du rseau informatique d'tablissement avec le type 1 ou 5, cblage du rseau tlphonique avec le type 3, cblage du rseau capillaire avec le type 2. A linverse, avec les rseaux RNIS le cblage est banalis. On estime que le cot d'installation d'une prise pr-cble est de 200 D 400 D (selon le type de prise : pour tlphone, pour ordinateur ou les deux). Ce cot est multipli de plus de 3 fois (voire mme 7 fois) pour un post-cblage. Notons aussi que dans ces cots, la main d'uvre compte pour peu prs la moiti. Par rapport au cot total du matriel, on estime que le cot des cbles est d'environ 35 %, la connectique 15 %, l'infrastructure 45 % et 5 % d'autres frais divers.A. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- 51 Le plan de cblage s'organise en deux parties : un cblage vertical ou d'tablissement (BAN) et un cblage horizontal ou dpartemental (DAN). Ces deux types de cblage sont articuls grce aux rpartiteurs ou panneaux de brassage (figure 3). Un panneau de brassage permet d'interconnecter les diffrents cbles provenant des quipements actifs (MAU, routeur, pont, rpteurs,...), du cblage horizontal et du cblage vertical (rocade). Le brassage permet de modifier les liaisons physiques par le simple dplacement de jarretires, d'o les possibilits de reconfiguration. Il existe aussi des panneaux de brassage lectroniques (matrice de commutateurs) capable d'effectuer les oprations de brassage dune faon programme.

Figure 3

IV.3.1 Cblage dpartemental Pour le cblage dpartemental, la topologie physique retenue est l'toile o l'lment central est un rpartiteur situ dans un local technique avec les quipements actifs. Le rayon couvert par le rpartiteur est de 100 m (L'ANSI recommande 295 pieds). Le nombre de prises installer est d'une pour une surface comprise entre 6 m2 et 12 m2. Le choix de la prise RJ45 s'est impos. En ce qui concerne le cble c'est la paire torsade qui est utilise. Cependant le compromis cot / dbit de transmission est parfois moins vident trancher. Le Fast Ethernet supporte 100 Mb/s et avec la technologie ATM on pourra aller jusqu' 155 Mb/s. La figure 4 illustre un exemple de brassage pour une partie dtage.


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Figure 4 : exemple darmoire de brassage (suite)


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Figure 4 : exemple darmoire de brassage (suite) Exemples de cblage dpartemental - rseau Token-Ring (4 Mb/s) : dans le local technique se trouve une armoire de MAU interconnects entre eux en anneau grce des jarretires de type 6. Les cbles allant vers les prises de bureaux sont de type 1 ou 3. - rseau Starlan : dans le local technique se trouve les HUBs qui sont interconnects entre eux suivant une topologie en arbre. On peut aussi avoir des rpteurs pour des liaisons avec des rseaux Cheapernet. - rseaux de diffrents types (Token-Ring, Ethernet,...) interconnects par des ponts se trouvant eux aussi dans le local technique.

IV.3.2 Cblage d'tablissement Plusieurs solutions sont utilises pour le cblage dtablissement : des rocades ou des rseaux locaux en bus, en boucle ou en toile. Les rocades Une rocade est constitue dun cble, ou dun faisceau de cbles (25, 50, 100 paires), de type paire torsade ou fibre optique (le cble coaxial est de moins en moins utilis). Il est utile davoir un faisceau de cbles (redondants) pour augmenter lesA. Elleuch - Cours rseaux locaux - Draft -

- 54 possibilits de configuration, dune faon indpendante de la disposition physique des quipements. Linterconnexion des locaux techniques par des rocades peut se faire suivant une chane, une boucle ou une toile avec un rpartiteur gnral.

Le bus Les locaux techniques sont relis par un bus, par exemple un Ethernet de base (figure 5) ou un rseau DQDB.

Figure 5 : 10Base5 comme Backbone


- 55 Les anneaux Les locaux techniques sont relis en boucle, par exemple un rseau Token-Ring ou un rseau FDDI (pour des dbits plus importants et des distances plus longues). Les toiles C'est la topologie des rseaux ATM o au centre de l'toile on a un commutateur central.

IV.3.3 Validation du cblage Dores et dj il existe des normes (ISO, EIA/TIA,...) concernant les performances mcaniques et lectriques dun pr cblage (prises, cbles horizontaux / verticaux, jarretire,...). Il existe aussi des normes concernant la compatibilit lectromagntique des quipements avec leur environnement lectromagntique. La validation du cblage se fait par : - un examen visuel : nombre, emplacement et type des prises installes ; dans les locaux techniques : ventilation, revtement, alimentation, terre, diffrenciation des raccordements (ex. code couleur, tiquetage),... - des tests statiques : grce un oscilloscope on peut visualiser et mesurer les temps de monter de descente d'un signal ; grce un rflectomtre on peut mesurer sur un brin les points de variation de l'impdance (ex. raccordement) et en consquence la continuit des conducteurs,... - des tests dynamiques : grce des valises de test et / ou des analyseurs de rseaux on peut effectuer des tests au niveau MAC, comme par exemple le comptage des trames, des collisions, des trames en erreurs,... IV.4 Exercice Comment peut-on prparer un nouveau btiment pour supporter des rseaux locaux de types diffrents, sans connatre forcment la topologie finale du rseau ni la nature et lemplacement des quipements du rseau ? A cet effet, quels supports matriels utiliserez-vous ? Justifiez vos choix et montrez les avantages de la solution propose.


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V.

Les rseaux sous TCP/IP

Les protocoles TCP/IP sont issus de travaux mens par le dpartement de dfense amricain (DoD : "Departement of Defense"). L'objectif tant de faire interconnecter une varit de rseaux existants. L'un des premiers systmes d'exploitation ayant dispos des protocoles TCP/IP est UNIX qui, par son succs, a favoris l'utilisation de ces protocoles dans les universits et dans les centres de recherche. Ceci a donn lieu au plus grand rseau informatique mondial INTERNET qui est form d'un ensemble de sous-rseaux TCP/IP individuels. Le comit IAB ("Internet Activities Board") se charge, en particulier, de ltude des choix stratgiques pour le dveloppement du rseau INTERNET et de la dfinition de larchitecture gnrale de ce rseau. INTERNET est devenu un rseau ouvert aux entreprises et au grand public. Le rseau INTERNET connat un succs norme, d'o l'importance de poursuivre les travaux de normalisation et d'amlioration des protocoles utiliss dans INTERNET (ces travaux sont conduits par lIETF Internet Engineering Task Force ). Les propositions d'ajout, de modification, ou de normalisation sont produites sous forme de rapports techniques appels RFC ("Request For Comments"). LISO a produit une normalisation de lIP : ISO8473. Par ailleurs une nouvelle version 6 de lIP est produite afin de palier certains problmes lis la version 4 de lIP : puisement des adresses, explosion des tables de routage, absence de types de donnes, variabilit des dlais dacheminement. Actuellement la version 4 tient une place dominante sur le march informatique et nous nous limitons dans ce chapitre cette version.

V.1 Architecture des protocoles Les protocoles TCP/IP s'insrent dans une architecture en couches (figure 1).Telnet FTP TCP UDP RARP SMTP

IP ICMP ARP X25LAPB

LAN SLIP ("Serial Line Internet Protocol") PPP ("Point to Point Protocol") Figure 1 : Architecture TCP/IP


- 57 TCP ("Transmission Control Protocol") : protocole de transport fourni un service fiable avec connexion. UDP ("User Datagram Protocol") : protocole de transport fourni un service non fiable sans connexion. IP ("Internet Protocol") : protocole de niveau rseau assurant un service non fiable et sans connexion. Le transfert des paquets seffectue en mode datagramme. A ce niveau est dfini l'adressage IP. Ce protocole assure le routage, la fragmentation des units de donnes ainsi qu'un contrle de flux rudimentaire. ICMP ("Internet Control Message Protocol") : protocoles d'change de message de contrle pour signaler des anomalies de fonctionnement (exemple : machine dconnecte, dure de vie d'un datagramme expir, congestion d'une passerelle). ARP ("Address Resolution Protocol") / RARP ("Reverse ARP") : protocoles de rsolution d'adresses permettant de faire la correspondance entre les adresses logique IP et les adresses physique MAC. Le protocole ARP permet de dduire l'adresse MAC partir de l'adresse IP. Le protocole RARP effectue l'opration inverse. Ceci est utile lors du dmarrage d'une machine qui ne connat pas son adresse IP mais connat l'adresse MAC.

V.2 Le protocole IP (RFC 791) Le protocole IP dfinit l'adressage, le format des datagrammes, la fragmentation des donnes et le routage. V.2.1 Adressage (RFC990) Une adresse IP permet de dsigner de manire unique une machine. Elle est code sur 32 bits et se divise en deux parties : le numro du rseau (net_id) suivi du numro de la machine (host_id). Un organisme international le NIC (Network Information Center) attribue les numros de rseaux. Chaque pays a un organisme, dpendant du NIC, charg dattribuer les adresses IP. Le numro de machine est attribu par l'administrateur du rseau. LIANA Internet Address Network Authority est lautorit au niveau mondial qui distribue des espaces de numros de rseau au NIC Network Information Center , RIPE Rseaux IP Europens ... Quatre classes d'adresses sont dfinies, chacune code un nombre diffrent de rseaux et de machines. - classe A : 1 bit = 0 ; net_id = 7 bits ; host_id = 24 bits. Utilise pour des rseaux de tailles importantes (exemple : Arpanet). Dans cette classe peuvent exister 126 rseaux, chaque rseau peut comporter plus de 16 millions de machines. Actuellement il n'est plus possible d'obtenir des adresses de cette classe. - classe B : 2 bits = 10 ; net_id = 14 bits ; host_id = 16 bits.


- 58 Utilise pour des rseaux d'industriels, de centres de recherche ou d'universit. Dans cette classe peuvent exister plus de 16000 rseaux, chaque rseau peut comporter plus de 64 milles machines. Pour cette classe aussi, on a constat que les adresses sont sous utilises. Cest pourquoi, il est de plus en plus difficile d'obtenir une adresse de cette classe. - classe C : 3 bits = 110 ; net_id = 21 bits ; host_id = 8 bits Utilise pour les rseaux comportant peux de machines. Dans cette classe peuvent exister plus de 2 millions de rseaux, chaque rseau peut comporter au plus 254 machines. Si un site comporte plus de 254 machines et qu'une adresse de classe B sera sous utilise, le NIC attribue plusieurs adresses de classe C au mme site (ce qui complique le routage). - classe D : 4 bits = 1110 ; host_id = 28 bits Utilise pour dsigner une adresse de groupe ("multicast"). Une adresse Internet est rfrence par une suite de 4 entiers spars par des points : - classe A : [1..127].[0..255].[0..255].[0..255], - classe B : [128..191].[0..255].[0..255].[0..255], - classe C : [192..223].[0..255].[0..255].[0..255], - classe D : [224..239].[0..255].[0..255].[0..255]. Il est noter que certaines adresses

elleuch

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