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ISET MAHDIA September 2010 T ronc commun 3 ème semestre - Les Réseaux Locaux -

ISET MAHDIA September 2010 T ronc commun 3 ème semestre - Les Réseaux Locaux -. Les réseaux locaux Normalisation IEEE (Modèle,adressage,câblage) Les protocoles Ethernet et IEEE 802.3 (Accès au support ,hauts débits) La sous-couche LLC 802.2

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ISET MAHDIA September 2010 T ronc commun 3 ème semestre - Les Réseaux Locaux -

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Presentation Transcript

  1. ISET MAHDIA September 2010 Tronccommun 3èmesemestre- Les Réseaux Locaux - Les réseaux locaux Normalisation IEEE (Modèle,adressage,câblage) Les protocoles Ethernet et IEEE 802.3 (Accès au support ,hauts débits) La sous-couche LLC 802.2 Interconnexion des réseaux Ethernet (Matériels,Commutation,Vlans) Réseaux Locaux sans fil (802.11) http://www.isrinfo.fr - TI3

  2. Normalisation IEEE • Le comité IEEE 802 • Normalisation des réseaux locaux en reprenant les couches 1 et 2 du modèle OSI • Développer un standard permettant la transmission de trames d ’information entre 2 systèmes informatiques à travers un support partagé quelque soit leur architecture. http://www.isrinfo.fr - TI3

  3. Normalisation IEEE Comité IEEE 802 - Contraintes au niveaux des réseaux locaux • Supporter au moins 200 stations • Couverture d ’au moins 2 km • Débit entre 1Mb/s et 10 Mb/s • Adressage individuel ou en groupe des stations • Conformité au modèle OSI • Contrôle d ’accès au support (équité,une seule station émet à la fois,gestion de priorité,…) • Détection et récupération d ’erreurs • Compatibilité entre les différents constructeurs http://www.isrinfo.fr - TI3

  4. Modèle IEEE 802 Normalisation IEEE 802.1 Higher layer interfaces 2 802.2 Logical Link Control 802.10 Secure Data Network Architecture Gestion d ’adresses Media Access Control 802.3 CSMA/CD 802.5 Anneau à jeton 802.6 MAN 802.11 Sans fils 802.12 100 Mbits/s 1 http://www.isrinfo.fr - TI3

  5. Normalisation IEEE Les Standards IEEE 802 • 802.1 • 802.2 • 802.3 • 802.11 Architecture générale , format des adresses,technique d ’interconnexion Sous-couche LLC (logical Link Control) pour gérer le transfert des données Accès au support CSMA/CD Ethernet Sans fil http://www.isrinfo.fr - TI3

  6. Normalisation IEEE L ’adressage IEEE 802.1 48 bits (6 octets) pour les réseaux interconnectés sinon 16 bits I/G U/L 46 Bits U=0 @ Universelle (équipement constructeur) L=1 @ Locale I=0 @ Individuelle (station) G=1 @ Groupe (diffusion) Format général d ’une adresse MAC http://www.isrinfo.fr - TI3

  7. Normalisation IEEE Une adresse MAC universelle désigne de manière unique une station dans le monde. • Une adresse MAC universelle est divisée en 2 parties : • Les 3 premiers octets identifient le constructeur (Voir ftp://ftp.isi.edu /in-notes/iana/assignements et rfc1700) • Les 3 suivants le numéro de série dans la production du vendeur Le premier bit de l ’octet transmit sur le réseau est celui de poids faible . Donc pour 0x08 (0000 1000) on transmet 0001000 . C ’est important pour le Multicast (slide suivant) : 0x01 -> 1000 000 . http://www.isrinfo.fr - TI3

  8. Normalisation IEEE Adresses MAC spécifiques • Adresses de broadcast • Adresses Multicast @ diffusion généralisée , reconnue par toutes les stations . Tous les bits sont à 1 -> FF:FF:FF:FF:FF:FF . Toutes les stations connectées au réseau lisent la trame . La couche MAC transmet la trame aux couches supérieures (Pb performances) . @ diffusion restreinte , désigne un groupe de stations . 1er bit transmit à 1 (1er octet d ’@ impair) . Ex: 09:00:2B:00:00:0F protocole LAT de DEC (Voir RFC-1700 et 1112). Si la station ne fait pas partie du groupe , le composant MAC laisse passer la trame sans la transmettre aux couches supérieures . http://www.isrinfo.fr - TI3

  9. Ethernet et 802.3 • Début des années1980 : Standard Ethernet 10 Mb/s version 1.0 par Digital-Intel-Xerox (DIX) . • 1982 : Version 2.0 de DIX -> Ethernet II . • 1983 : Ethernet est adopté comme standard par l ’IEEE et l ’ANSI : IEEE 802.3 « Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specification » Attention : ce n ’est pas exactement la version II de DIX qui fut approuvé par l ’IEEE : Même méthode d ’accés au support CSMA/CD Traitement par les couches hautes différent http://www.isrinfo.fr - TI3

  10. Ethernet et 802.3 • La proposition IEEE 802.3 décrit un réseau local bande de base 10Mbit/s utilisant une méthode d ’accès de type CSMA/CD . On y définit : • Les caractéristiques mécaniques et électriques du raccordement d ’un équipement au support de communication . • La gestion logique des trames • Le contrôle de l ’accès au support de communication Plusieurs normes ISO 8802.3 ont été définies en fonction du support physique et du débit . Le mode de transmission étant la bande de base , on retrouve les appellations suivantes : TTiswted pair F Fibre optique 2 Câble coaxial (200 m) 5 Câble coaxial (500 m) 10 100 1000 (d) Base (s) http://www.isrinfo.fr - TI3

  11. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • Câble coaxial Un conducteur central (âme) entouré d ’une gaine isolante Un conducteur externe concentrique (tresse) Topologie en bus http://www.isrinfo.fr - TI3

  12. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • Câble coaxial 10Base5: 75 ohms , « gros (thick) ethernet » , câble jaune , 10Mbits/s 500 m MAX Segment 500 m Max sans répéteur 2500 m Max entre 2 stations 100 transceivers Max par segment Rép Rép Rép Rép 2500 m MAX Transceiver Câble Transceiver/Station 50 Max Connecteur AUI (Attachement Unit Interface) http://www.isrinfo.fr - TI3

  13. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • Câble coaxial 10Base2: 50 ohms , « ethernet fin (thin) cheapernet » ,10Mbits/s Segment 185 m Max sans répéteur 30 Stations Max par segment 4 répéteurs Max . 0,5 m Mini Connecteur BNC en T http://www.isrinfo.fr - TI3

  14. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • Câble paire de fils de cuivre torsadée (Twisted pair) Topologie en étoile Equip. Actif Equip. Actif http://www.isrinfo.fr - TI3

  15. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La Paire torsadée , différentes technologies : 3 grandes familles • 100 ohms ATT : EIA/TIA-568A(B) -> US , IEC/ISO 11801 (Europe) • Catégorie 3 , bande passante 16 MHz • Catégorie 4 , bande passante 20 MHz • Catégorie 5 , bande passante 100 MHz • UTP(Unshielded Twisted Pair) paires torsadées non blindées non écrantées • FTP(Foiled Twisted Pair) paires torsadées écrantées . Une feuille d ’aluminium entoure les paires torsadées ce qui permet de réduire les perturbations et rayonnements électromagnétiques. • 150 ohms IBM (STP Shielded Twisted Pair) • 120 ohms France Télécom http://www.isrinfo.fr - TI3

  16. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La Paire torsadée Connectique : prise RJ45 http://www.isrinfo.fr - TI3

  17. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La Paire torsadée http://www.isrinfo.fr - TI3

  18. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La Paire torsadée Convention de raccordement d ’un câble 4 paires catégorie 5 , Prise RJ45 EIA/TIA 568B EIA/TIA 568A USOC 1 Blanc/Orange 2 Orange 3 Blanc/Vert 4 Bleue 5 Blanc/Bleue 6 Vert 7 Blanc/Marron 8 Marron 1 Blanc/Vert 2 Vert/Blanc 3 Blanc/Orange 4 Bleue/Blanc 5 Blanc/Bleue 6 Orange/Blanc 7 Blanc/Marron 8 Marron/Blanc 1 Blanc/Marron 2 Blanc/Vert 3 Blanc/Orange 4 Bleue 5 Blanc/Bleue 6 Orange 7 Vert 8 Marron http://www.isrinfo.fr - TI3

  19. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La Paire torsadée Avec Ethernet seules 2 paires sont utiles : Une paire émission (Tx+,Tx-) et une paire réception (Rx+,Rx-) -> Possibilité de Full Duplex Câble droit (Hub à PC,...) Câble croisé (Hub à Hub, PC à PC,..) 1 Tx+ -> 1 Tx+ 2 Tx- -> 2 Tx- 3 Rx+ -> 3 Rx+ 6 Rx- -> 6 Rx- 1 Tx+ -> 3 Rx+ 2 Tx- -> 6 Rx- 3 Rx+ -> 1 Tx+ 6 Rx- -> 2 Tx- http://www.isrinfo.fr - TI3

  20. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La Paire torsadée 10BaseT 10Mbits/s 100 m Max entre 2 équipement Câble catégorie 3,4,5 UTP 100 m Max Rép Rép Rép Couverture 400 m MAX 100BaseT (Fast ethernet 802.3u) 100 m Max 100Mbits/s 100 m Max entre 2 équipement Câble catégorie 5 UTP Rép Couverture 200 m MAX http://www.isrinfo.fr - TI3

  21. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La Paire torsadée 1000BaseT (Gigabit ethernet 802.3ab) 100 m Max 1000Mbits/s 100 m Max entre 2 équipement Câble catégorie 5+ UTP Rép Couverture 200 m MAX http://www.isrinfo.fr - TI3

  22. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La fibre optique Le cœur de la fibre peut-être en fibre de verre , plastique ou silice (la plus utilisée) Avantages de la fibre optique : Immunité au perturbation électromagnétique Ne rayonne pas -> sécurité , ne crée pas d ’interférences Atténuation faible Très large bande passante (-> GHz) http://www.isrinfo.fr - TI3

  23. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La fibre optique Fibre Multimode Taille du cœur 50 et 62,5 microns , gaine 125 microns Fenêtre spectrale 850nm et 1300 nm A saut d ’indice 20 MHz/km A gradient d ’indice 500 MHz/km , la plus utilisée (62,5/125 microns) Fibre Monomode Taille du cœur 5 à 10 microns , gaine 125 microns Bande passante 100 Ghz Fenêtre spectrale 1300 nm et 1550 nm http://www.isrinfo.fr - TI3

  24. Ethernet et 802.3 Quelques normes de câblage • La fibre optique 10BaseF : 10Mbits/s , 2000 m Maxi 100BaseFX : 100 Mbits/s , 412m Maxi sur Multimode 1000BaseSX : 1000Gbit/s , 300 à 550+ m sur Multimode 1000BaseLX : 1000Gbit/s , 300 à 550+ m sur Multimode 5km + sur monomode Les connecteurs les plus utilisés sont de type : ST -> système de verrouillage baïonnette SC -> système de verrouillage coulissant http://www.isrinfo.fr - TI3

  25. Ethernet et 802.3 Accès au support physique CSMA/CD Globalement , les stations émettent des messages quand elles le désirent . Si les autres stations n ’ont rien à émettre , elles disposent entièrement du canal . Si 2 stations émettent en même temps -> collision CSMA (Carrier Sense Multiple Access - Accès multiple après écoute de la porteuse). Avant d ’émettre la station écoute le canal : Si libre -> émet son message Pb: à cause des délais de propagation , il y a des risques de collisions Sinon -> diffère son émission Station A Distance entre les stations Temps Station B Collision http://www.isrinfo.fr - TI3

  26. Ethernet et 802.3 Accès au support physique CSMA/CD CD (Collision Detect) Si une station émettrice se rend compte que son message participe à une collision, elle arrête l ’émission du message . Pour savoir si elle participe à une collision , la station compare le signal émis avec celui sur le média. Paramètres définis pour un réseau à 10Mb/s Time Slot (tranche de canal) : 2 fois la durée maximale de propagation d ’un message sur le câble . Pour Ethernet TS=durée d ’émission de 512 bits (64 octets) à 10Mbits/s soit 51,2 us . La durée d ’émission des trames > Time Slot Taille mini Trame = 64 octects Taille maxi Trame = 1518 octects pour éviter qu ’une station monopolise le canal http://www.isrinfo.fr - TI3

  27. Ethernet et 802.3 Accès au support physique CSMA/CD Si la trame < 64 octets -> Des bits de bourrage (padding) sont introduits en fin de trame Quand une collision est détectée par une station celle-ci n ’interrompt pas immédiatement la transmission Émission de données de brouillage (jamming) = 32 bits http://www.isrinfo.fr - TI3

  28. Ethernet et 802.3 Accès au support physique CSMA/CD Structure d ’une trame (802.3 et Ethernet)64 à 1518 octets 802.3 Préambule SFD @ DEST @ SRC Lg DATA DATA FCS 7 1 6 6 2 46-1500 4 Ethernet Préambule SFD @ DEST @ SRC Type DATA DATA FCS 7 1 6 6 2 46-1500 4 Niveau physique Niveau Mac http://www.isrinfo.fr - TI3

  29. Ethernet et 802.3 Accès au support physique CSMA/CD Préambule : 7 octets 10101010 -> Synchronisation des horloges SFD : Start Frame Delimiter 10101011 -> Début d ’émission de la trame 802.3 3ie champ de la partie Mac Lg DATA =< 1500 Définie la longueur des données et va être exploité par la sous-couche LLC qui est chargée de faire l ’aiguillage vers les protocoles de niveau supérieur. Ethernet 3ie champ de la partie Mac Lg DATA > 1500 Identificateur du protocole de niveau supérieur (ex: 0x800 -> IP) Pas de couche LLC (violation du modèle en couche) L ’élimination des bits de bourrage (padding) sera traiter pas les protocoles de niveau supérieur . http://www.isrinfo.fr - TI3

  30. Ethernet et 802.3 Accès au support physique CSMA/CD Émission d ’une trame Si le support est libre (CSMA) , l ’émission d ’une trame commence après un silence de 9,6 us (IFG Interframe Gap). L ’entité MAC continue d ’écouter le canal pour savoir si une collision à été détecté (CD) . Pas de collision -> compte-rendu positif à la couche supérieur . Collision -> poursuite de la transmission pendant la période de brouillage . Ensuite nouvelle tentative d ’ émission suivant l ’algorithme du BEB . Si nb tentative = 16 -> compte-rendu négatif à la couche supérieur . http://www.isrinfo.fr - TI3

  31. Ethernet et 802.3 Accès au support physique CSMA/CD Algorithme du BEB (Binary Exponentiel Backoff) Permet de définir ce que doivent faire les stations après une collision -> départager les stations sans échange de messages . Tirage au sort (0 ou 1) 0 -> recommence à émettre immédiatement 1-> attente de N tranche de canal (Time Slot 51,2 us) avant de recommencer à émettre. N aléatoirement de 1 à 2 m Par défaut , l ’espace de tirage est doublé jusqu ’à la 10ième tentative . Au bout de 16 -> échec http://www.isrinfo.fr - TI3

  32. Ethernet et 802.3 Accès au support physique CSMA/CD Créer la trame Transmission en cours oui Test de la porteuse non Émission d ’une trame Commencer la transmission Collision détectée oui non Brouillage Trop de tentatives Comparaison émission/réception non Calcul du délai d ’attente BEB oui émission OK Émission abandonnée http://www.isrinfo.fr - TI3

  33. Ethernet et 802.3 Accès au support physique CSMA/CD Commencer la réception Réception d ’une trame Fin de réception non oui Trame trop courte Taille correcte oui non Collision oui @ reconnue Erreur longueur non Réception OK Oui @Station,broadcast,multicast Calcul CRC Mauvais Erreur CRC Correct http://www.isrinfo.fr - TI3

  34. Ethernet et 802.3 Ethernet vers les hauts débits Fast ethernet Ethernet à 100 Mbits/s définit par la norme IEEE 802.3u Utilise CSMA/CD (half duplex) et même format de trame . Ce qui change : La fenêtre de collision est réduite à 5,12 us et le silence inter-trame (IFG InterFrame Gap) à 0,96 us . Le codage 1B/2B -> 4B/5B http://www.isrinfo.fr - TI3

  35. Ethernet et 802.3 Ethernet vers les hauts débits Fast ethernet Utilise la signalisation 4B/5B (16 symboles parmi 32) 1 paire émission 1 paire réception Utilise un codage de type 8B/6T (8 bits sur 3 temps d ’horloge) 3 paires transmission 1 paire détection collision Utilise la signalisation 4B/5B (16 symboles parmi 32) 1 fibre émission 1 fibre réception http://www.isrinfo.fr - TI3

  36. Ethernet et 802.3 Ethernet vers les hauts débits Fast ethernet http://www.isrinfo.fr - TI3

  37. Ethernet et 802.3 Ethernet vers les hauts débits Gigabit ethernet Ethernet à 1000 Mbits/s défini par les normes IEEE 802.3z et 802.3ab Utilise CSMA/CD (half duplex) et même format de trame . Ce qui change (half duplex) : La fenêtre de collision est modifié -> le slot time est étendu à 512 octets . Une extension est ajouté aux paquets < 512 bytes Pb de performances avec les petits paquets http://www.isrinfo.fr - TI3

  38. Ethernet et 802.3 Ethernet vers les hauts débits Gigabit ethernet http://www.isrinfo.fr - TI3

  39. La sous-couche LLC 802.2 MAC -> Mécanismes pour obtenir une exclusion mutuelle entre les stations qui partagent le même support (bus,anneau) LLC -> Contrôle la transmission de données . Ethernet n ’utilise pas la couche LLC . Le 3ième champ de la partie MAC (type) de la trame IEEE 802.3 sert à coder la longueur utile de l ’information . Ethernet LLC 2 MAC 1 http://www.isrinfo.fr - TI3

  40. La sous-couche LLC 802.2 3 types de services de transmission LLC type 1 Mode datagramme . Pas de fonction de contrôle d ’erreur sur les trames . Aiguille les données vers les différents protocoles de la couche 3 LLC type 2 Mode connecté . Fonction d ’aiguillage + contrôle d ’erreur de séquencement des données et du flux . LLC type 3 Mode datagramme acquitté (réseaux industriels) . Acquittement datagrammes + réponse automatique . http://www.isrinfo.fr - TI3

  41. La sous-couche LLC 802.2 Format d ’une trame LLC @dest @src Lg < 1518 DATA DSAP SSAP Control Information 8 bits 8 bits 8/16 bits http://www.isrinfo.fr - TI3

  42. La sous-couche LLC 802.2 Format d ’une trame LLC DSAP (Destination Service Access Point) Désigne le ou les protocoles de niveau supérieur auxquels seront fournies les données . SSAP (Source Service Access Point) Permet de désigner le protocole qui a émis la trame LLC Seuls les 7 bits de poids forts servent à coder le SAP (ex: SAP 0x42 (01000010) -> Gestion du Spanning Tree. Le premier bit sert à coder : Pour SSAP (CR bit) : 0 -> Trame de commande , 1 -> Trame de réponse Pour DSAP (IG bit) : 0 -> SAP unique , 1 -> Groupe de SAP http://www.isrinfo.fr - TI3

  43. La sous-couche LLC 802.2 Format d ’une trame LLC Champ control Permet de typer les trames . Dans le LLC 2 , permet de mettre en œuvre un contrôle d ’erreur et de séquencement . • Trames de type I (Information 16 bits) : transportent de l ’information en mode connecté (LLC 2) • Trames de type S (Supervision 16 bits) : gestion des trames en mode connecté (LLC2) . • Trames de type U (Unnumbered 8 bits) : gère la connexion (ouverture/fermeture) ou envoient des données en mode datagramme (LLC 1) http://www.isrinfo.fr - TI3

  44. Interconnexion des réseaux ethernet Le répéteur • Régénère le signal -> extension du réseau • Fait passer tous les signaux d ’un segment sur l ’autre (erreurs comprises) • Si collision sur un segment , génère le jamming (32 bits) sur les 2 segments • Reforme le préambule (7 octets) si nécessaire • Permet de changer de média (cuivre - fibre) http://www.isrinfo.fr - TI3

  45. Interconnexion des réseaux ethernet Le HUB (concentrateur) • Même fonction que le répéteur -> répéteur multiport • Utilisé sur topologie en étoile (Paire torsadée,fibre optique) • Nombreuses interfaces disponibles (ex: 8x10BaseT + 1 AUI + 1 10BaseF …) http://www.isrinfo.fr - TI3

  46. Interconnexion des réseaux ethernet Le Pont (Bridge) • Permet de réduire la charge du réseau (interconnexion de 2 réseaux) . • équipement intelligent (mémoire , CPU) Principe : Écoute l ’activité de chaque sous-réseau (promiscuous) , et stocke dans sa mémoire les trames . Après traitement il les retransmet vers le (ou les) sous-réseau(x) adéquat . http://www.isrinfo.fr - TI3

  47. Interconnexion des réseaux ethernet Le Pont (Bridge) A B C Segment 1 Pont Segment 2 D E F Ex: A envoie une trame à F , le pont la retransmet sur le segment 2 B envoie une trame à C , le pont ignore la trame D envoie une trame à B , le pont la retransmet sur le segment 1 http://www.isrinfo.fr - TI3

  48. Interconnexion des réseaux ethernet Le Pont (Bridge) Possède donc des fonctions de filtrage sur le trafic . Il construit une table des @MAC (source) en écoutant le trafic sur les sous-réseaux . Le pont agit de la façon suivante à la réception d ’une trame : Destinataire sur le même sous-réseau : trame ignorée Destinataire sur un autre sous-réseau : trame recopiée sur cet autre sous-réseau Destinataire inconnu : trame recopiée sur tous les sous-réseaux Destinataire @ broadcast : trame recopiée sur tous les sous-réseaux http://www.isrinfo.fr - TI3

  49. Interconnexion des réseaux ethernet Le Pont (Bridge) • Les avantages : • Apprentissage automatique -> pas de configuration , transparent pour les stations . • Diminue la charge totale du réseau en limitant la propagation d ’un message à un sous-réseau. • Augmente la sécurité du réseau en ne faisant pas circuler sur tous le réseau les messages émis par une station (isolement des segments) http://www.isrinfo.fr - TI3

  50. Interconnexion des réseaux ethernet Interconnexion de ponts : Spanning Tree Cas complexe d ’interconnexion de ponts : Boucles • Augmenter la fiabilité (redondance) • équilibrer la charge réseau • Erreur A R1 Il faut éviter que les trames ne bouclent indéfiniment dans le réseau . Broadcast Storm -> saturation réseau P1 P2 R2 B http://www.isrinfo.fr - TI3

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