R seaux Locaux LAN

1. 1 R�seaux Locaux (LAN) Djafer Baddou

2. 2 D�finition et Propri�t�s du LAN Qu'est-ce qu'un r�seau local (LAN)? Un r�seau local, appel� aussi LAN (Local Area Network ), est un r�seau permettant d'interconnecter des ordinateurs et des p�riph�riques (imprimantes, fax �) d'une entreprise ou d'une organisation. Les membres de cette organisation peuvent donc: �changer des informations. Communiquer. Avoir acc�s � des services divers (ex: imprimantes ). LAN peut s'�tendre de quelques m�tres � quelques kilom�tres. Quand il s�agit des kilom�tres, il sera peut �tre plus commode pour l�organisation de comporter plusieurs r�seaux locaux. Il est donc indispensable de les relier.

3. 3 Types des LANs Il existe plusieurs types de LANs. Ces types d�pend des domaines d'application. Les plus importants sont: R�seaux a Ordinateurs Personnels: interconnecte des �quipements personnels comme un ordinateur et des p�riph�riques, ou un groupe d�ordinateurs agissent comme un seul ordinateur pour une r�partition de charges ou un calcul distribu�. R�seaux Principaux ( Backend): pour connecter des grands syst�mes tel que des super computers, et des grandes p�riph�riques. R�seaux de base (Backbone ): sont des LAN a haute capacit� (a un grand nombre de n�uds). Le Backbone doit �tre relier a des LAN de petites capacit�s.

4. 4 Mode de Liaison pour LAN Le mode de liaison pour LAN c�est la liaison diffusion (Broadcast) qui consiste � partager un seul lien de transmission. Chaque message envoy� par une station sur le r�seau est re�u par toutes les autres stations. On a besoin de savoir � quelle machine le message est destin�? C'est l'adresse sp�cifique plac�e dans le message qui permettra � chaque station de d�terminer si le message lui est adress� ou non.

5. 5 Mode de Liaison pour LAN � tout moment un seul n�ud � le droit d'envoyer un message sur le support. Il faut donc qu'il ��coute� au pr�alable si la voie est libre; Si ce n'est pas le cas il attend. Mais si deux stations du r�seau essayent de transmettre en m�me temps, leurs signaux se chevaucheront et deviendront d�form�s. si une station a d�cid� de transmettre sans interruption pendant une longue p�riode, Les autres stations seront donc bloqu�es Un m�canisme est donc n�cessaire pour contr�ler le trafic. Solution: On d�coupe le message en trames. Chaque trame se compose: d'une partie des donn�es qu'une station souhaite transmettre, d�une en-t�te qui contient de l�information sur le control du trafic telle que l�adresse de destination.

6. 6 Figure 1:Topologie des LANs Les topologies importantes du LAN sont: bus, anneau, �toile.

7. 7 Topologie des LANs: R�seau Bus Chaque n�ud dans le r�seau bus observe l�en-t�te du trame en passage si le trame est adress� a lui-m�me, il faisait une copie du trame. Avec le r�seau bus, aucune mesure sp�ciale ne doit �tre prise pour enlever des trames du milieu. Mais quand tout signal atteint la fin du milieu, il sera absorb� par le terminateur.

8. 8 Topologie des LANs: R�seau Anneau Dans la topologie d'anneau, des r�p�teurs lient les stations au r�seau . la transmission est uni-direction. Des trames sont transmis dans une direction seulement. Pendant qu�un trame circule pr�s des stations, la station de destination identifie son adresse et copie le trame dans un buffer local. Le trame continue � circuler jusqu'� ce qu�il revient � la station de source, o� il est enlev�e. Un r�p�teur c�est un dispositif qui est capable de recevoir des donn�es d�un lien et les transmettre � l�autre lien.

9. 9 Topologie des LANs: R�seau �toile Chaque station est directement reli�e � un n�ud central commun. Ce lien est de deux points � point. Un point � point pour la transmission Un point � point pour la r�ception. Comme le bus et l�anneau, le mode de transmission du r�seau �toile est un mode diffusion ( broadcast ). Transmission du trame d'une station au n�ud central. Retransmission du trame du n�ud sur toutes les directions. Dans ce cas le n�ud central est un concentrateur (hub).

10. 10 R�seaux Locaux (LAN): Lien R�seau Le lien physique entre deux n�uds est souvent appel�e un `lien r�seau'. On a quatre principaux lien r�seau utilis�s dans les r�seaux locaux d�pendamment de la capacit�, fiabilit�, et le co�t: La paire torsad�e: c�ble constitu� de deux fils de cuivre isol�s et enroul�s l'un sur l'autre. Le c�ble est moins co�teux mais sa vitesse de transmission est tr�s base ( 1 Mbps). Il peut �tre utilise pour un r�seau personnel. Le c�ble coaxial: c�ble constitu� d'un c�ur ( fil de cuivre), une gaine isolante entour�e par une tresse de cuivre, le tout est recouvert d'une gaine isolante. Il est tr�s co�teux mais a haute capacit�. Radio. Le c�ble � fibre optique: fin filament de verre continu. � une extr�mit� une diode �lectroluminescente (LED) ou une diode laser �met un signal lumineux et � l'autre une photodiode ou un phototransistor est capable de reconna�tre ce signal.

11. 11 Choix de Topologie LAN Le choix de topologie d�pend du 3 principaux facteurs: fiabilit�, extension, et performance. Donc, chacun a des avantages et des inconv�nients: Une topologie en bus a pour avantages d'�tre facile � mettre en oeuvre et de fonctionner facilement, par contre elle est extr�mement vuln�rable �tant donn� que si l'une des connexions est d�fectueuse, c'est l'ensemble du r�seau qui est affect�. R�seau anneau est bon pour la synchronisation mais la rupture du lien peut provoquer l'arr�t du r�seau. une topologie en �toile sont beaucoup moins vuln�rables car on peut ais�ment retirer une des connexions en la d�branchant du concentrateur sans pour autant paralyser le reste du r�seau. Il est donc plus facile � contr�ler et plus robuste mais exige plus de c�bles. Il est le plus r�pandue quand a l�industrie. Donc sauf pour le r�seau �toile, la rupture du support peut provoquer l'arr�t du r�seau LAN, par contre la panne d'un des �l�ments ne provoque pas (en g�n�ral) la panne globale du r�seau.

12. 12 Architecture Du Protocole LAN Une comite de l�IEEE (Institute for Electrical and Electronic Engineers) appel�e IEEE 802 c�est charg�e de normaliser les LAN. Le 802 provient de la date de naissance de cette comit�, F�vrier 1980. L'architecture de LAN normalis�e par cette comite a une structure en couche. Elle est g�n�ralement mentionn�e comme le mod�le de r�f�rence IEEE 802.

13. 13 Figure 2: Mod�le de R�f�rence LAN IEEE 802

14. 14 Architecture Du Protocole LAN La figure compare mod�le de r�f�rence IEEE 802 au mod�le de r�f�rence OSI de l�ISO. Les protocoles couvrent en fait les deux couches inf�rieures du mod�le de r�f�rence OSI de l�ISO: la couche physique et. la couche de liaison de donn�es. Le comit� a choisi de subdiviser la couche de liaison de donn�es en deux sous-couches : la sous-couche de Contr�le d�Acc�s au Milieu MAC (Medium Access Control). la sous-couche de Contr�le de la Liaison Logique LLC (Logical Link control).

15. 15 Couche Physique Les fonctions de la couche physique sont les suivantes: Encodage/d�codage des signaux. (bit ?? signal ) G�n�ration / annulation de pr�ambule (chronom�tre pour la synchronisation). Transmission / R�ception des bit sous forme de signaux.

16. 16 Contr�le d�Acc�s au Milieu (MAC) MAC offre aux utilisateurs de LAN les services: A la transmission: Assemblement des donn�es, des champs d'adresse et de d�tection d'erreurs en trames. A la r�ception, effectue l'identification d'adresse, fragmentation du trame, et la d�tection des erreurs. G�re l'acc�s au lien r�seau du LAN pendant la transmission. Puisque les stations partagent le lien r�seau, le contr�le d'acc�s est n�cessaire pour d�terminer qu�elle station va utiliser le lien r�seau pour envoyer des trames. Les postes d'un r�seau local se partagent simultan�ment le support de transmission pour pouvoir �mettre ou recevoir des trames. La couche MAC est responsable de l'acc�s au m�dium de transmission pour acheminer des trames d'information. Elle essaie d'�viter les conflits d'acc�s au support.

17. 17 Contr�le de la Liaison Logique (LLC) La sous couche LLC constitue la partie haute de la couche liaison pour les r�seaux locaux. Elle est commune � tous les types de supports physiques et de protocoles d'acc�s, masquant ainsi ces sp�cifications aux couches sup�rieures. Elle joue donc le r�le d�une interface aux couches sup�rieures. La couche LLC assure l'ind�pendance des traitements entre les couches sup�rieures et la couche MAC. Les vendeurs des cartes r�seau LAN offrent trois types de services LLC.

18. 18 Contr�le de la Liaison Logique (LLC): LLC type-1 Le service fourni par LLC type-1 est un mode de transfert "sans connexion" o� chaque unit� de donn�es de protocole, UDP est transmis comme un datagramme dans un trame de type UI (Unnumbered Information, pas de s�quence ) PDU. Il n'y a ni accus� de r�ception (unacknowledged), ni garantie de s�quence. Parfois on a seulement besoin d�acheter ce type de service car les couches sup�rieures assurent la d�j� la fiabilit�.

19. 19 Contr�le de la Liaison Logique (LLC): LLC type-2 Ce service fourni un mode de transfert "avec connexion�� ou une connexion logique doit �tre �tablie. Ce service inclut: Contr�le de flux, contr�le d'erreur. �tablissement de connexion logique entre deux Points d�Acc�s aux Services: DSAP et SSAP Ces liens logiques ne doivent pas �tre confondus avec les adresses MAC. Le service MAC identifie les stations elles-m�mes ou on a liaison de diffusion (broadcast ) et non point a point (pas de connexion ).

20. 20 Contr�le de la Liaison Logique (LLC): LLC type-2 Points d�Acc�s aux Services SAP? Les services fournis aux couches sup�rieures par la sous couche LLC sont accessibles a travers de "points" LSAP (LLC Service Access Point). Ces points d'acc�s permettent � des flux de donn�es correspondant � des environnements d'application diff�rents d'une m�me station (SNA, TCP/IP, etc...) d'�tre identifi�s avant multiplexage vers la sous couche MAC. Ces liens logiques sont mat�rialis�s par des adresses SSAP (Source Service Access Point) et DSAP (Destination Service Access Point). SNA (system Network Architecture) invent� par IBM qui permet la communication entre un syst�me central et des p�riph�riques distants

21. 21 Contr�le de la Liaison Logique (LLC): LLC type-2 Comment �tablir la connexion logique? LLC essaie d��tablir une connexion logique sur demande d�un utilisateur au dessus de la couche LLC (ex.: TCP/IP ). Dans ce cas LLC envoie un SABME (Set Asychronous Balanced Mode Extended ) PDU pour demander une connexion logique avec le LLC de l�autre station. Si la connexion est accept�e par l'utilisateur de LLC indiqu� par le DSAP, alors LLC de destination renvoie une UA-PDU ( Unnumbered Acknowlegment). La connexion est identifi� uniquement par les utilisateurs SSAP et DSAP. Si l'utilisateur de LLC de destination rejette la demande de connexion, LLC renvoie un DM-PDU (Disconnect Mode ). Une fois que la connexion �tabli, donn�es sont �chang�s en utilisant l'information PDUs de format identique au HDLC. L'information PDUs les num�ros de s�quence, pour le contr�le de flux et d�erreurs. L'une ou l'autre entit� de LLC peut terminer la connexion logique de LLC en envoyant un DISC-PDU (DISConnect).

22. 22 Contr�le de la Liaison Logique (LLC): LLC type-3 LLC type-3: Ce mode constitue un compromis des deux pr�c�dents modes, les transferts sont effectu�s "sans connexion", mais un accus� de r�ception est envoy� � chaque trame re�ue. L'�metteur attend cet accus� de r�ception avant de transmettre la trame suivante. Cependant, l��change de donn�es est diff�rent a celui de HDLC. Comment? Les donn�es de l�utilisateur sont envoy�es dans une commande AC-PDUs ( ACknowledged ) en utilisant un num�ro de s�quence de 1 bit a l�alternance 0 et 1. En r�ponse de cette command le r�cepteur doit envoyer un accus� de r�ception en utilisant une r�ponse AC-PDU en utilisant un num�ro de s�quence de 1 bit oppos� 1 et 0.

23. 23 Protocoles d�Acc�s au Milieu L'ensemble des r�gles d'acc�s, de dur�e d'utilisation et de surveillance constitue le protocole d'acc�s aux c�bles ou aux m�dia de communication. Il existe trois principaux protocoles de contr�le d'acc�s au m�dium : Protocole CSMA (Carrier Sense Multiple Access): ce qui signifie qu'il s'agit d'un protocole d'acc�s multiple avec surveillance de porteuse (Carrier Sense). Protocole Passage du jeton (token ring). Protocole TDMA (Time Division Multiple Access).

24. 24 Protocoles d�Acc�s au Milieu: Protocole d�Acc�s Al�atoire CSMA Pour la couche MAC, chaque n�ud a un acc�s �gal au support. Lorsqu'un n�ud a un trame � transmettre, il s�assure que le lien est libre. Un syst�me de d�tection permet d'identifier si un signal est sur le milieu. Si le support est libre le n�ud commence � transmettre. Si deux ou plusieurs n�uds commencent � transmettre en m�me temps, une collision se produit. Il est imp�ratif que les collisions soient d�tect�es et qu'une r�cup�ration soit effectu�e. Collision d�tect�e et r�cup�ration: les n�uds envoyant les messages doivent les retransmettre une deuxi�me fois. Si les deux n�uds retransmettent leurs messages au m�me moment encore, une autre collision peut se produire. Dans ce cas, chaque n�ud doit attendre pendant un d�lai de dur�e al�atoire avant d'essayer de retransmettre les messages, ce qui r�duit la probabilit� d'une autre collision.

25. 25 Protocoles d�Acc�s au Milieu: Protocole d�Acc�s Al�atoire CSMA Le protocole CSMA existe en deux modes : CSMA/CD (Collision Detected): Une fois la collision d�tect�e, le syst�me calcule un temps d'attente al�atoire pour chaque poste. Celui dont le temps d'attente est le plus court r�-�mettra en premier. Le protocole d'acc�s au m�dium CSMA/CD est une m�thode rapide et fiable. Le protocole d'acc�s CSMA/CD se pr�te bien aux topologies en bus. CSMA/CA (Collision Avoided): Ce protocole a comme objectif d'�viter les collisions qui sont possibles avec le protocole CSMA/CD. Il d�tecte que deux postes tentent d'�mettre en m�me temps. Il permet l'acc�s � l'un des deux tandis que l'autre attend.

26. 26 Protocoles d�Acc�s au Milieu: Acc�s est il r�solu? Malgr� la m�thode de d�tection des collisions, certaines collisions pourraient passer inaper�ues. Par exemple si les stations A et B sont �loign�s sur le r�seau, A peut �mettre un trame tr�s court, et va penser que tout est bon. Cependant il est possible que de l�autre cot� B �coute mais le trame de A ne soit pas encore arriv� et donc �mette son trame. A aura cru que tout �tait bien pass� alors que son trame serait perdue suite a une collision.

27. 27 Protocoles d�Acc�s au Milieu: Acc�s est il r�solu? Pour �viter cette collision la norme impose une taille de trame minimum de 512 bits. De fa�on qu�avant que la station aura fini d��mettre ses 512 bits le signal du premier bit soit arriv� au a l�autre bout. Pour cela il faut deux conditions: Si le message n�est pas assez long, on doit rajoute des bits pour arriver � cette taille. La taille du r�seau doit �tre limit�e. On limite donc la taille du r�seau en fonction du temps que mettent 512 bits pour un aller retour (round trip delay) entre les deux points les plus �loign�s du r�seau, Donc, en r�sum�, il faut que le temps d��mission de 512 bits soit sup�rieur au temps d�un aller-retour du signal sur le r�seau (round trip delay).

28. 28 Protocoles d�Acc�s au Milieu: Protocole d�Acc�s Contr�l�: Passage du jeton Selon ce protocole, chaque n�ud a une chance �gale de transmettre. Le droit de transmettre est accord� par le jeton qui circule d'un n�ud � l'autre. Voici les diff�rentes �tapes de ce protocole : Attendre la r�ception du jeton de transmission. Le jeton circule et passe de n�ud en n�ud d'une mani�re s�quentielle. Si le jeton de transmission est re�u par un n�ud et qu'il n'y a aucun message � envoyer, il achemine le jeton au prochain n�ud.

29. 29 Protocoles d�Acc�s au Milieu: Protocole d�Acc�s Contr�l� Passage du jeton Si le jeton de transmission est re�u et qu'il y a un message � transmettre, alors: seul le d�tenteur du jeton peut transmettre un message. La couche MAC change 1 bit dans le jeton, qui le transforme d'un jeton � un d�but du trame de donn�es. La couche MAC alors ajoute ce d�but de trame au trame et le transmet. le message est pr�lev� au passage par le destinataire, qui renvoie � l'�metteur un accus� de r�ception. lorsque le message a fait le tour complet de l'anneau, il est pr�lev� par l'�metteur, qui avant de le d�truire, il v�rifie sa bonne r�ception. Le d�but du trame revient a son �tat initial du jeton. Le jeton sera donc lib�r�. le jeton est pass� au prochain n�ud.

30. 30 Protocoles d�Acc�s au Milieu: Protocole d�Acc�s Contr�l� Passage du jeton Ce protocole se pr�sente sous deux formes : L'anneau � jeton circulant (token passing ring) sert dans la topologie en anneau. Le jeton logique circulant (logical token passing) est utilis� principalement dans une technologie appel�e Arcnet (Attached Resource Computer NETwork. Architecture ) con�ue pour les petits r�seaux locaux, avec un d�bit de 2.5 Mbps. Avec l'anneau � jeton circulant, le jeton suit l'ordre physique des postes, tandis qu'avec le jeton logique circulant, il suit le num�ro logique qui se trouve sur la carte d'interface de r�seau de chaque poste.

31. 31 Protocoles d�Acc�s au Milieu: Access Multiple par Division du Temps TDMA Dans cette m�thode, le temps est divis� en tranches. Chaque tranche est attribu�es � chaque n�uds. Ainsi, une station peut �mettre un message pendant une ou plusieurs tranches de temps qui lui sont accord�s. En dehors de cela, elle attend son tour pour �mettre. Un poste privil�gi� peut obtenir, par configuration, plus de tranches de temps qu'un poste normal. Ainsi il permet d'�viter les collisions.

32. 32 Protocole d�Acc�s Au m�dium: Technologies La m�thode du jeton circulant est tr�s fiable, car un seul poste peut �mettre � un moment donn�. La collision est donc impossible. Cette technique introduit un d�lai par rapport � la m�thode CSMA. A cause de l�attente du jeton. TDMA est tr�s peu exploiter encore dans les LAN. Les technologies utilis�es pour les protocoles d'acc�s sont: Ethernet pour CSMA Token Ring pour le passage du jeton

33. 33 Ethernet: Introduction Ethernet est une technologie du r�seau LAN bas� sur le protocole d�acc�s CSMA/CD. On parle d�une carte Ethernet qui constitue la carte de r�seau LAN. Ethernet est un standard publi� en 1982 par DEC, Intel Corp. et Xerox. Il est normalis�e sous le nom IEEE 802.3. Ethernet est une technologie de r�seau tr�s utilis�e car le prix de revient d'un tel r�seau n'est pas tr�s �lev�

34. 34 Ethernet: Variantes On distingue diff�rentes variantes de technologies Ethernet suivant le diam�tre des c�bles utilis�s: 10Base-2: Le c�ble utilis� est un c�ble coaxial de faible diam�tre, le d�bit atteint est d'environ 10 Mbps et de port�e 185 m 10Base-5: Le c�ble utilis� est un c�ble coaxial de gros diam�tre de 0.4 inch, le d�bit atteint est d'environ 10 Mbps et de port�e 500 m 10Base-T: Le c�ble utilis� est une paire torsad�e, le d�bit atteint est d'environ 10Mbps et de port�e 100 m. 100Base-TX: Comme 10Base-T mais avec une vitesse de transmission beaucoup plus importante (100Mbps) 1000Base-SX: fibre optique, une vitesse de transmission de 1000Mbps et de port�e 500 m.

35. 35 Ethernet: Principe de Transmission Tous les ordinateurs d'un r�seau Ethernet sont reli�s � une m�me ligne de transmission, et la communication se fait � l'aide du protocole d�acc�s CSMA/CD. Un message doit pouvoir atteindre toute autre machine dans le r�seau dans un intervalle de temps pr�cis (slot time) sans quoi le m�canisme de d�tection des collisions (CSMA/CD) ne fonctionne pas correctement.

36. 36 Anneau � Jeton (Token Ring ) Anneau � Jeton est une technologie du r�seau LAN bas� sur le protocole d�acc�s passage du jeton . Anneau � Jeton est un standard publi� d�IBM. Il est normalis�e sous le nom IEEE 802.5. En raison de la pr�sence d�IBM dans le march�, les Anneaux � Jeton de LANs ont gagn� une importante acceptation dans le marche commercial.

37. 37 Principe Token Ring  La norme impose une taille maximum de trame de: 4550 octets pour 4 Mbps 18200 octets pour 16 Mbps, 100 Mpbs, et 1Gbps. Le comit� 802.5 a termin� ces travaux sur une 1 Gbps version de token ring en 2001.

38. 38 Structure du Format du Message LAN La figure 3 montre le format du message pour l'architecture IEEE 802.3. La figure 4 montre le format du message pour l'architecture IEEE 802.5. Les donn�es du haut niveau sont pass�es en bas � LLC, qui introduit l�en-t�te, pour cr�er le PDU de LLC. Le PDU de LLC est alors pass�e vers le bas � la couche MAC, qui introduit en avant et en arri�re du paquet PDU de LLC, ses contr�le d�information, formant ainsi un trame MAC.

39. 39 Structure du Format du Message LAN: LLC Message La structure du format du message LAN est bas�e sur la structure HDLC. Le format du PDU du LLC consiste en ( voir figure 3) : 7 bits DSAP (SAP: service Access point, exemple port pour TCP/IP): qui sp�cifie la destination de l�utilisateur de LLC. Des adresses d�j� pr�d�fini par exemple le SAP 06 est relatif au protocole IP. 1 bit I/G: d�termine si DSAP est une adresse individuel ou de groupe. 7 bits SSAP: qui sp�cifie la source de l�utilisateur de LLC. 1 bit C/R: d�termine si PDU de LLC est une commande ou r�ponse ( voir LLC d�op�ration type 2 avec connexion et ack.) 8 ou 16 bits LLC contr�le: est identique a HDLC il contr�le le type de PDU. HDLC d�finit 3 types de PDU ( information, etc� ) X bits de donn�es du haut niveau: un nombre variables d�octets d�pendant de la technologie utilis�es ( Ethenet, Token, etc. ).

40. 40 Structure du Format du Message LAN: MAC Message Le format du trame du MAC: La couche MAC re�oit un bloc de donn�es de la couche de LLC. La couche MAC est responsable pour ex�cuter des fonctions li�es � l'acc�s au m�dium et pour transmettre les donn�es. Le PDU du MAC est d�sign� sous le nom d'un trame MAC. Le format exact du trame MAC d�pend l�g�rement du protocole en service: CSMA, Passage du jeton, TDMA.

41. 41 Structure du Format du Message LAN: Message MAC du Protocole CSMA La figure 3 montre le format d�un trame du protocole 802,3. Il comprend les champs suivants: 7-octets Pr�ambule: 0s et 1s alterne employ�s par le r�cepteur pour �tablir la synchronisation. 1 � octet SFD (D�limiteur de D�but du trame): Un s�quence de 10101011, qui indique le d�but r�el du trame et permet au r�cepteur de localiser le premier bit du reste du trame. 6-octets DA (Adresse De Destination): Pour la station(s) pour lequel le trame est pr�vu. 6-octets SA (Adresse De Source): Pour la station qui a envoy� le trame. 2-octets Length: Longueur du PDU du LLC en octets. 46 � 1500 octets Donn�es de LLC: PDU du LLC. > 0 octet pad: Octets suppl�mentaires pour s'assurer que le trame est assez longue pour l'op�ration CD appropri�e. 4- octets FCS (Contr�le S�quentiel du Trame ): Un contr�le par redondance cyclique, CRC.

42. 42 Structure du Format du Message LAN: footnote sur le Pr�ambule le pr�ambule est un signal employ� dans des communications de r�seau pour synchroniser la transmission entre deux syst�mes ou plus. Un n�ud commence la transmission par envoyer un ordre de pr�ambule de 8 bytes (bit 64). Ceci se compose 62 alternatifs 1 et 0 suivi du mod�le 11. Un pr�ambule d�finit une s�rie sp�cifique d'impulsions de transmission qui est en communiquant des syst�mes pour signifier que "quelqu'un est sur le point de transmettre des donn�es". Une fois cod� en utilisant le codage de Manchester, � 10 Mbps, les 62 peu alternatifs produisent une fr�quence de 5 MHz. Cette fr�quence est employ�e pour synchroniser l'horloge de donn�es de r�ception � l'horloge de donn�es de transmission. Puisque quand le premier bit du pr�ambule est re�u, chaque r�cepteur peut �tre dans un �tat arbitraire (c.-�-d. ayez une phase arbitraire pour sa horloge locale). Il doit donc synchroniser a la phase correcte la synchronisation appropri�e assure que tous les syst�mes interpr�tent le d�but du transfert de l'information correctement. le dernier byte qui a fini avec le '11 'est connu comme le "d�but du d�limiteur ". Un mod�le sp�cial (11), est donc employ� pour marquer les deux derniers bits du pr�ambule. Quand ceci est re�u, l'Ethernet re�oivent des d�buts d'interface rassemblant le bit dans des bytes pour traiter par la couche MAC. Les impulsions r�elles utilis�es comme pr�ambule changent selon la technologie de communication de r�seau en service.

43. 43 Figure 3: Structure du Format du Message LAN: Trame de la Norme IEEE 802.3

44. 44 Types du Trame Ethernet (liste non compl�te) 0800 Internet IP version 4 0805 ITU X.25 6559 Frame relay 8035 Internet reverse ARP (address resolution protocol) 809B AppleTalk 80D5 IBM SNA (system network architecture) 8137-8138 Novell 0000-05DC IEEE LLC/SNAP (Logical Link Control / SubNet Attachment Point)

45. 45 Structure du Format du Message LAN: Message MAC du Protocole Passage du jeton La figure 4 montre le format d�un trame selon le protocole IEEE 802.5. On peut remarquer qu'il n'y a pas de pr�ambule du fait de la nature synchrone de r�seau. 1 octet D�limiteur de d�but de trame SD (Start D�limiter). 1 octet Contr�le d'acc�s AC 1 octet Contr�le de trame FC 6 octets Adresse de Source (SA, Source Address): identique au format IEEE 802.3 6 octet Adresse de destination (DA, Destination Address): identique au format IEEE 802.3 46 � 1500 octets Donn�es de LLC: PDU du LLC. 4 bits Champ de v�rification FCS (Frame Check Sequence) 1 bit D�limiteur de fin ED (End Delimiter) 1 bit Statut de trame FS, (Frame Status): ex. r�ception normale

46. 46 Structure du Format du Message LAN: Message MAC du Protocole Passage du jeton Notes: Le champ SD 1 octet a une configuration particuli�re JK0JK000. Les symboles J et K d�rogent � la repr�sentation conventionnelle du code manchester diff�rentiel. Le champ AC 1 octet a la configuration suivante: PPPTMRRR PPP ( Priorit�): indique la priorit� du jeton ou de la trame (0-7). T (Token): indique la pr�sence d'un jeton (T = 0)ou d'une trame (T = 1). M (Monitor): ce bit est positionn� � z�ro par l'�metteur RRR (R�servation): ce champ permet a une station de r�server un jeton (0-7)

47. 47 Structure du Format du Message LAN: Message MAC du Protocole Passage du jeton Le champ FCS 4 octets similaire � celui du bus � contention Le bit I (Intermediate Frame) indique une trame qui est premi�re ou interm�diaire d'une s�rie de trames Le bit E (Error) indique un non-respect du codage Manchester Diff�rentiel Le champ ED 1 octet sa structure est JK1JK1IE Le champ FS 1 octet de structure ACrrACrr. Il contient deux indicateurs importants: Adresse reconnue (A) et trace copi�e (C). Ces deux bits fournissent un accus� de r�ception � la station �mettrice, (r: reserved) A = 1 et C = 1 indique une r�ception normale A = 1 et C = 0 signifie que le destinataire n'a pas pu copier la trame A = 0 et C = 0 indique qu�aucune station n�a accept� la trame

48. 48 Figure 4: Structure du Format du Message LAN: Trame de la Norme IEEE 802.5

49. 49 Analyser le Network Analyseur du network ou �network sniffer� est utilise pour examiner la performance du syst�me et pour faire le debug du network En effet, quand le sniffer est attache au network, il peut observer des �venement sp�cifiques tel que: Le nombre moyen de trame par second. Le nombre de collision dans le cas de CSMA/CD (Ethernet) Le d�lai moyen pour qu�un jeton arrive dans le cas du Token Ring pour le passage du jeton

50. 50 Op�ration de l�Analyseur de Network L�analyseur est un ordinateur normal laptop avec une interface normal pour LAN et un logiciel analyseur. pour analyser tous les trames l�ordinateur est mis dans le mode in-discriminatoire �promiscuous mode � dans lequel son adresse n�est pas reconnue. Avec Le logiciel analyseur, l�ordinateur peut examiner n�importe quel trame. L�ordinateur re�ois et affiche tous les trames mais il ni r�pond ni r�agit.

51. 51 Op�ration de l�Analyseur de Network: FIF L�analyseur peut jouer le r�le d�un Filtre des Trames Incidents, FIF (Filtering Incoming Frames) Il peut �tre configurer a filtrer et a traiter des trames tr�s sp�cifiques tels que: Comptage des trames d�un type ou grandeur sp�cifique Affiche seulement les trames venant de ou allant a une station particuli�re. En g�n�ral, Il peut �tre configurer de filtrer des trames dont certains champs ayant des valeurs sp�cifiques.

52. 52 Vitesse du LANs contre celle de l�ordinateur Chaque technologie de network a un taux de transmission de donn�es sp�cifiques. LAN op�re g�n�ralement a un taux de transmission des donn�es sup�rieures a la vitesse du CPU de l�ordinateur de la station. Donc le CPU ne peut pas traiter les bits a une vitesse comparable au taux de transmission des bits. Exemple: CPU de 3 GHz ex�cute, par cycle d�horloge, une seule instruction d�un bit sur un Ethernet op�rant a 1 Gbps. La vitesse du LAN doit �tre ind�pendamment d�finie de la vitesse du processeur pour que le LAN s�adapte au remplacement et l�am�lioration des ordinateurs des stations.

53. 53 Carte d�Interface au Network (NIC) Comment fait il qu�un ordinateur est attach� � un r�seau qui envoie et re�oit des bits plus rapidement que le CPU qui les traite? La r�ponse est simple: Le CPU ne manipule pas la transmission ou la r�ception des bits. Une carte sp�ciale manipule tous les d�tails de transmission et de r�ception de paquet. Cette carte est appel�e carte d'adapteur de r�seau ou carte d'interface de r�seau (NIC), NIC est connect� au bus de l�ordinateur et un c�ble la relie au m�dium du r�seau.

54. 54 Concordance entre NIC et CPU Le NIC contient suffisamment de composantes hardware pour traiter des donn�es ind�pendantes du CPU. Certain NICs contiennent de microprocesseur s�par� Ce type inclut les circuits analogues, l'interface � l'autobus de syst�me, le buffering et le traitement. NIC est similaire aux p�riph�rique I/O. Le syst�me CPU forme la demande (request) de message. Envoie des instructions au NIC de transmettre des donn�es. Re�oit des commandes sur l'arriv�e des donn�es.

55. 55 Interconnexion des R�seaux Locaux Un r�seau local sert � interconnecter les ordinateurs d'une organisation. Une organisation comporte g�n�ralement plusieurs r�seaux locaux. Pour relier ces r�seaux locaux, des �quipements sp�cifiques sont n�cessaires. Les �quipements � mettre en oeuvre sont diff�rents selon la configuration face � laquelle on se trouve.

56. 56 �quipements Interconnexion des R�seaux Locaux Les principaux �quipements mis en place dans les r�seaux locaux sont: Les r�p�teurs: permettant de r�g�n�rer un signal Les concentrateurs (hubs): connecte les stations entre eux. Les ponts (bridges): relier les r�seaux locaux de m�me type Les commutateurs (switches): relier divers �l�ments tout en segmentant le r�seau Les passerelles (gateways): relie des r�seaux locaux de types diff�rents Les routeurs: permettant de relier de nombreux r�seaux locaux de telles fa�on � permettre la circulation de donn�es d'un r�seau � un autre de la fa�on optimale

57. 57 �quipements Interconnexion des R�seaux Locaux: R�p�teurs Sur une ligne de transmission, le signal subit des distorsions et un affaiblissement d'autant plus importants que la distance qui s�pare deux �l�ments actifs est longue. G�n�ralement, deux n�uds d'un r�seau local ne peuvent pas �tre distants de plus de quelques centaines de m�tres, c'est la raison pour laquelle un �quipement suppl�mentaire est n�cessaire au-del� de cette distance. Un r�p�teur (en anglais repeater) est un �quipement simple permettant de r�g�n�rer un signal entre deux n�uds du r�seau, affin d'�tendre la distance de c�blage d'un r�seau. Le r�p�teur travaille uniquement au niveau physique. D'autre part, un r�p�teur peut permettre de constituer une interface entre deux supports physiques de types diff�rents, c'est-�-dire qu'il peut par exemple permettre de relier un segment de paire torsad�e � un fibre optique

58. 58 �quipements Interconnexion des R�seaux Locaux: Concentrateurs (Hubs) Un concentrateur est un �l�ment permettant de concentrer le trafic provenant de plusieurs stations, et de r�g�n�rer le signal. Le concentrateur donc poss�de un certain nombre de ports, g�n�ralement 4, 8, 16 ou 32, pour connecter de machines entre elles, parfois dispos�es en �toile Son unique but est de r�cup�rer les donn�es binaires parvenant sur un port et de les diffuser sur l'ensemble des ports. Tout comme le r�p�teur, le concentrateur op�re au niveau physique. C'est la raison pour laquelle il est parfois appel� r�p�teur multi-ports.

59. 59 �quipements Interconnexion des R�seaux Locaux: Les Ponts (Bridges) Les ponts sont des dispositifs permettant de relier des r�seaux utilisant le m�me protocole. Un pont sert habituellement � faire transiter des paquets entre deux r�seaux de m�me type. Contrairement au r�p�teur, qui fonctionne au niveau physique, le pont fonctionne �galement au niveau liaison. En effet il est capable de filtrer les trames en ne laissant passer que celles dont l'adresse correspond � une machine situ�e � l�autre cot� du pont. Cela permet de r�duire le trafic (notamment les collisions) sur chacun des r�seaux et d'augmenter le niveau de confidentialit� car les informations destin�es � un r�seau ne peuvent pas �tre �cout�es sur l'autre r�seau. En contrepartie l'op�ration de filtrage r�alis�e par le pont peut conduire � un l�ger ralentissement des donn�es lors du passage d'un r�seau � l'autre.

60. 60 �quipements Interconnexion des R�seaux Locaux: Les ponts (Bridges) Fonctionnement d'un pont Un pont poss�de deux connexions � deux r�seaux distincts. Lorsque le pont re�oit un trame sur l'une de ses interfaces, il analyse l'adresse MAC du destinataire et de l'�metteur. Si jamais le pont ne conna�t pas l'�metteur, il stocke son adresse dans un tableau affin de se "souvenir" de quel c�t� du r�seau se trouve l'�metteur. Ainsi le pont est capable de savoir si �metteur et destinataire: sont situ�s du m�me c�t�. Dans ce cas le pont ignore le message. sont situ�s de part et d'autre du pont. Dans ce cas le pont transmet la trame sur l'autre r�seau. Comment?

61. 61 �quipements Interconnexion des R�seaux Locaux: Les ponts (Bridges) Un pont op�re au niveau des adresses MAC qui sont des adresses physiques des machines. En r�alit� le pont relie plusieurs r�seaux locaux, appel�s segments. Le pont �labore un tableau de correspondance entre les adresses des machines et le segment auquel elles appartiennent et "�coute" les donn�es circulant sur les segments. Lors d'une transmission de donn�es, le pont v�rifie sur la table de correspondance le segment ou appartiennent les ordinateurs �metteurs et r�cepteurs gr�ce � leur adresse physique. Si ceux-ci appartiennent au m�me segment, le pont ne fait rien, dans le cas contraire il va faire basculer les donn�es vers le segment auquel appartient le destinataire.

62. 62 Proprietes des ponts Propri�t�s: Ne fait aucune modification des trames Il a besoin d�un espace (buffer) n�cessaire pour g�rer le trafic. Doit savoir les adresses et faire le routage. Fonctionne au niveau MAC. Les ponts sont normalis�e par le standard IEEE 802.1D, figure 5 .

63. 63 Figure 5: Connexion de deux LAN par un pont

64. 64 des ponts a Routage Le pont doit �tre capable de faire le routage. Quand un pont re�oit un trame, il doit conna�tre le chemin de son exp�dition, si le pont est attach� � deux r�seaux ou plus. Des strat�gies de routage on �t� d�velopp�. Deux groupes du comit� IEEE 802 ont d�velopp� des sp�cifications pour des ponts a routage fixe: Le groupe IEEE 802.1 a publi� une norme pour le routage bas� sur l'utilisation d'un algorithme de ��spanning tree��. Le comit� de token ring, IEEE 802,5, a publi� ses propres sp�cifications d�sign�es sous le nom de routage de source. Pont a Routage Fixe c�est la strat�gie la plus simple.

65. 65 Figure 6: Configuration des ponts et LANs with Routage

66. 66 Ponts a Routage Fixe C�est la strat�gie la plus simple. Une route est s�lectionn�e pour chaque paire source � destination du LAN dans la configuration. Si des routes alternatives existent entre deux LANs, alors la route qui a le moins de n�uds est s�lectionn�e. Les routes sont d�j� fix�es. Il y a changement de routage seulement s�il y a changement dans la topologie de l�internet.

67. 67 Strategie du Ponts a Routage Fixe Une matrice de routage centrale est cr�e. Cette matrice sera conserv�s dans un centre de contr�le de network. Cette matrice a pour chaque paire source-destination, l�adresse du premier pont a travers la route. Ex: consultation de la matrice montre que le routage du LAN E au LAN F est a travers le pont 107 du LAN A. A partir de cette matrice, des tableaux de routage sont d�velopp�s et conserv�s dans la m�moire de chaque pont. A chaque LAN lui correspond un tableau conserv� dans le pont. L�information pour chaque tableau est obtenue a partir d�une ligne de la matrice. Ex.: Le pont 105 a deux tableaux: 1 pour les trames venant du LAN C et 1 pour les trames venant du LAN F. Chaque tableau montre l�adresse MAC de destination et l�identit� du LAN lequel le pont doit exp�dier le trame.

68. 68 Ponts a Routage Fixe Le pont copie chaque trame incident et v�rifier: Si l�adresse MAC de destination correspond a une entr�e dans le tableau, le trame sera retransmit a travers le LAN approprie. La strat�gies de routage fixe est tr�s utilis�e pour les petits internets et des internets stable. Dans ce cas les donn�es des tableaux de routage sont charg�es manuellement un par un. Mais pour des complexe internet cette strat�gie est tr�s inefficace.

69. 69 Spanning Tree algorithm IEEE 802.1 L'algorithme du Spanning Tree (peut etre traduit: algorithme de l'arbre recouvrant ) est utilis� affin de r�aliser et de contr�ler la topologie de l�internet. L�algorithme consiste en 3 m�canismes: Exp�dition du trame (Frame Forwarding ) Savoir l�adresse ( Address Learning) R�solution de la boucle ( Loop resolution)

70. 70 Spanning Tree algorithm IEEE 802.1 Trame Forwarding Un pont maintien a forwarding database ( base de donn�es d�exp�dition ) pour chaque port attach� a un LAN. Dans chaque base de donn�es il y a les adresses des stations a partir desquelles les trames sont envoy�s (forwarded) a travers le port correspondant. Ceci s�explique comme suit: A chaque port, on a une liste de stations. Une station est dans la liste si elle est du m�me cot� que le port appartenant au pont. Exemple: les stations des LANs C,F, et G sont du m�me cot� que le port appartenant au pont 102 du LAN C.

71. 71 Spanning Tree algorithm IEEE 802.1 Trame Forwarding Supposons qu'un pont re�oit un trame MAC sur un port x. Le pont applique les r�gles suivantes: Chercher le forwarding database pour d�terminer si l�adresse du MAC est dans la liste d�un de ses ports sauf le port x. Si l�adresse de destination MAC n�est pas dans aucune liste, le trame sera �mis (forwarded) a travers tous les ports du pont sauf le port x duquel est re�u. Si l�adresse de destination est dans le forwarding database de certain port y, alors si le port n�est pas bloqu�, le trame sera transmis a travers vers le LAN auquel le port y est attache.

72. 72 Spanning Tree algorithm IEEE 802.1 Savoir l�adresse ( Address Learning) Chaque fois qu�un trame arrive sur un port particulier du pont venant d�une direction d�un LAN, il y a mise � jour de son forwarding database pour ce port. Pour permettre ce mise � jour, chaque �l�ment de la base de donn�es est �quip� d�un temporisateur (timer). Chaque fois qu�un trame est re�ue, son adresse de source est v�rifi�e contre la base de donn�es. Car le champ d�adresse de source indique la station et la direction (LAN) de provenance. Si l'�l�ment est d�j� dans la base de donn�es, l'entr�e est mise � jour, car il se peut que la direction du m�me trame a chang�, et le temporisateur est remis � z�ro. Si l'�l�ment n'est pas dans la base de donn�es, une nouvelle entr�e est cr��e, avec son propre temporisateur. Si le temporisateur expire alors on �limine l'�l�ment de la base de donn�es, puisque l'information correspondante peut ne plus �tre valide.

73. 73 Spanning Tree algorithm IEEE 802.1 Le m�canisme de Savoir l�adresse (Address Learning) plus haut est valide si la topologie de l�internet forme un arbre. Dans la topologie arbre le trame a un seul trajet vers sa destination. Cependant, il peut toujours exister des trajets multiples entre deux stations. Une boucle ferm�e ( closed loop ) est alors cr��e lorsqu'il y a un trajet alternatif. Exemple: Les deux trajets suivant de la figure 6 forment une boucle ferm�e: LAN A, pont 101, LAN B, pont 104, LAN E , pont 107, LAN A. Figure7 montre pourquoi multiple trajets est ind�sirable.

74. 74 Figure 6: Boucle Fermee d�un Pont

75. 75 Spanning Tree algorithm IEEE 802.1: Problem de Boucle Fermee d�un Pont pourquoi le m�canisme n�est pas valide? Au temps t0, la station A transmet un trame adress� � la station B. Le trame est captur� par les deux ponts. Chaque pont met � jour sa base de donn�es pour indiquer que la station A est dans la direction de LAN X, et retransmet le trame sur LAN Y. Disant que le pont a retransmet le trame a t1 et le pont b a un temps t2 un peu plus tard. La station B recevra ainsi deux copies du trame.

76. 76 Spanning Tree algorithm IEEE 802.1: Problem de Boucle Fermee d�un Pont De plus, chaque pont recevra la transmission de l�autre pont sur LAN Y. Donc chaque pont mettra � jour sa base de donn�es pour indiquer erron�ment que la station A est dans la direction de LAN Y. Le probl�me! Ni l�un ni l�autre de deux ponts est maintenant capable de transmettre des future trames adress�e � la station A.

77. 77 Spanning Tree algorithm IEEE 802.1 Resolution de la Boucle Ferm�e d�un Pont  les ponts 107, 101 et 104 forment une boucle ferm�e. Inspirer de la th�orie des graphes, l�annulation de l�un des ponts 107, 101, ou 104 r�sulte en la formation du spanning tree a la place de la boucle ferm�e. On d�sire donc d�velopper un algorithme par lequel les ponts de l�internet peuvent �changer de l�information de fa�on qu�ils soient capable de contr�ler la topologie physique dynamiquement sans l�intervention de l�utilisateur.

78. 78 Spanning Tree algorithm IEEE 802.1 L'algorithme du Spanning Tree est d�crit dans la norme IEEE 802.1D. Il est mis en oeuvre par les ponts pour: d�couvrir les boucles sur le r�seau cr�er une topologie logique sans boucles en bloquant certains trajets contr�ler la disponibilit� de la topologie logique La norme utilise un trame sp�cifique baptis� BPDU (Bridge Protocol Data Unit) et une adresse multicast.