4. Les réseaux locaux



4.1 Types des réseaux

4.2 Modèle en couches et réseaux locaux

4.3 Topologie et câblage

4.4 Méthodes d’accès au médium

CSMA/CD

Anneau à jeton
 Caractéristiques « Réseau »

• Réseau : ensemble d’ordinateurs/boîtiers reliés entre eux par un
support de transmission : ces éléments communiquent entre
eux à partir de règles appelées protocoles.

• Caractéristiques : il n’existe pas de classification universelle des
réseaux, mais deux critères importants les caractérisent :
• La technologie de transmission utilisée
• La taille du réseau




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 105
 Différents types de réseau

• Selon la technologie de transmission
• Diffusion (canal partagé par toutes les machines)
• Point à point (connexion entre machines 2 à 2)

• Selon la taille
• WPAN (Wireless Personnal Area Network )
• LAN (Local Area Network)
<10km, 10Mbps-10Gbps, version ‘W’
• MAN (Metropolitan Area Network)
<100km, 56kbps-1Gbps, version ‘W’ style UMTS : WBWA
• WAN (Wide Area Network)




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 Rappels : TCP/IP et OSI




Application Application
Présentation
Session
Transport TCP
Réseau IP
Liaison Liaison
Physique Physique

Support d’interconnexion matériel




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 107
 Les couches des réseaux locaux




LLC 802.2


MAC
LLC
MAC 802.3
Carte réseau Carte réseau
802.5
Câble Paire Fibre
coaxial torsadée optique …/…
Fibre Coaxe Paire

MEDIUM



IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 108
Caractéristiques d’une technologie ‘réseau local’

• Topologie

• Câblage

• Méthode d’accès au médium




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 109
 Topologie (logique)

• bus

• étoile

• anneau




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 110
 Câblage
• Câblage (topologie physique) :
• bus / étoile / anneau / arborescent / bus-arborescent

• Support physique
• Paire téléphonique
• 10Mbps, qq centaines de mètres, faible coût,
• performances limitées, sensible aux parasites.
• Paire torsadée blindée :
• même chose en mieux (>100Mbps).
• câble coaxial :
• >=40 Mbps, quelques km (obsolète pour Ethernet)
• fibre optique :
• débit très élevé, quelques dizaines de km.




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 111
 Câblage (suite)
• Autres supports « physiques »
• Wifi
• quelques dizaines de m
• Support hertzien boucle locale radio, Wimax
• quelques dizaines de km
• Faisceaux hertziens
• Liaisons optiques
• Courant porteur en ligne (Indoor / Outdoor)
• …




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 112
 Exemples de topologie/câblage

• Starlan
• topologie physique : arborescent
• topologie logique : bus

• Ethernet
• topologie physique : bus ou arborescent
• topologie logique : bus




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 Méthodes d'accès au support

• But : gérer l'accès au médium

• Normalisées
• IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)
• ISO

• Réalisées par la couche MAC (Medium Access Control)




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 114
 Méthodes d'accès au support

• Deux approches
• accès par élection (centralisée ou distribuée)
• accès par compétition (résolution des collisions)



• Différentes méthodes :
• CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collission Detection)
• anneau à jeton
• bus à jeton




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 CSMA/CD

• Norme : IEEE 802.3, ISO 8802.3

• Topologie logique : bus

• Principes
• Carrier Sense : chaque station est à l'écoute pour détecter
la présence d'un signal
• Multiple Access : plusieurs stations peuvent émettre en
même temps
• Collision Detection : chaque station sait si elle a provoqué
une collision




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 116
 CSMA/CD : Durée minimale d'émission



1. A regarde si le câble est
durée d'ém ission libre avant d’émettre
d'une t rame
A perçoit la collision
après qu' il ait fini
début d'émet t re 2. Le délai de propagation
d'ém ission de A n’est pas nul => B peut
émettre alors que A a déjà
commencé son émission

3. Les 2 trames se percutent :
c’est la collision
début
d'ém ission de B
4. Avec une durée d’émission
‘trop courte’, A ne peut pas
collision
savoir que son message a
provoquer une collision…
IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 117
 CSMA/CD : Durée minimale d'émission




durée d'ém ission
d'une trame

A perçoit la collision avant
qu' il ait fini d'émet tre
début 1. Si une station en train
d'ém ission de A
d’émettre détecte une
collision, elle s’arrête
d’émettre.

2. Une station détecte une
collision lorsqu’elle reçoit
début une trame ‘accidentée’ (ie
d'ém ission de B
trop courte).
collision


IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 118
 CSMA/CD : Taille minimale de la trame

• Durée minimale d'émission
• D : débit
• P : durée maximale de propagation
• Durée d'émission >= 2*P

• Ce qui revient à dire que la trame doit avoir une longueur >=
2*P*D




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 119
 La trame CSMA/CD


Contrôle (4octets)
Padding (0-46 octets)
Données (0-1500 octets)




Longueur données (2 octets)
Adresse source : 6 octets
Adresse destination : 6 octets
Délimiteur de début de trame : 1 octet
Préambule : 7 octets


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 La trame CSMA/CD

• Préambule : 56 bits = 7 X (1010101010), permet la
‘synchronisation bit’.

• Délimiteur de début de trame (Start Frame Delimiter) : 8 bits
= 10101011; permet la ‘synchronisation trame/caractère’.

• Adresse (6octets) individuelle/multicast/broadcast.

• Longueur du champ de données : valeur comprise entre 1 et
1500, indique le nombre d'octets des données (compatibilité
avec Ethernet…).

• Padding : contenu sans signification complétant une trame dont
la longueur des données est inférieure à 46 octets.

• Contrôle : séquence de contrôle basée sur un CRC polynomial de
degré 32.



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 Méthodes d'accès au support : Anneau à jeton

• structure : anneau unidirectionnel

• normalisé (IEEE 802.5, ISO 8802.5)

• principe:
• une unique trame circule en permanence
• 1bit (jeton) indique si la trame est pleine ou libre
• une trame pleine est lue par la station réceptrice
• une trame pleine est vidée par la station émettrice




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 Ethernet
• 1980 (DEC, INTEL et XEROX)
• Topologie logique / physique
• Bus / Bus+Arborescent
• Méthode d’accès : CSMA/CD
• Une implémentation de la norme 802.3
• Adresse Ethernet
• codée sur 6 octets (0:40:7:3:4:2b)
• adresses particulières.
Ex : FF:FF:FF:FF:FF:FF (broadcast address)
• Câblage
• support de transmission XBaseY




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 Rôle de la couche physique

• Détecter l'émission d'une autre station sur le médium (Carrier
Sense), alors que la station est en écoute

• Transmettre et recevoir des bits sur le médium

• Détecter l'émission d'une autre station pendant que la station
émet (Collision Detect)




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 Taille minimale de trame
• Vitesse de propagation : 200 000 km/s

• Distance maximale entre 2 stations : 2,5 km

• Délai maximal de propagation
• P = 2,5/200 000 = 12,5 µs

• Tranche canal (Slot Time) Ce « Slot Time » d’acquisition
• TC = 2xP = 25 µs. du canal est égal à 51.2 µs : ce
• on prend TC = 51,2 µs
délai passé, aucune collision
ne peut plus arriver !
• Taille de trame minimale Par conséquent, une station
• D x TC = 10Mbps x 51,2µs doit donc écouter le signal «
= 512 bits soit 64 octets.
Collision Detection » pendant
51.2 µs à partir du début
d’émission de la trame.

IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 125
 Délai d’attente avant retransmission


La station attend R * 51.2 µs tel que
0 <= R < 2i-1
λ R étant un entier « Random » et i = min(n, KM)
λ n = nombre de retransmissions déjà effectuées
λ le nombre de réémissions est limité à NM

Généralement :
KM=10
NM=15




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 126
 Délai d’attente avant retransmission (suite)




délai

0 à 2n-1 x TC 0 à 2KM-1 x TC
Erreur




n
KM=4 NM=8




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 Format d'une trame Ethernet

• Identique à la trame 802.3 sauf le champ type indiquant le type
de protocole véhiculé dans le trame :
• 2 octets représentés sous la forme hexadécimale
XX-YY ou XXYY.
• Quelques exemples de valeurs :
• 0806 : ARP
• 0800 : IP
• …




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 128
 La trame Ethernet


Contrôle (4octets)
Padding (0-46 octets)
Données (0-1500 octets)




Longueur données Type de données
Adresse source : 6 octets
Adresse destination : 6 octets
Délimiteur de début de trame : 1 octet
Préambule : 7 octets

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 Câblage

• Classes de transmission
• Norme IEEE 802.3, ISO 8802.3
• Câblage : (bus) ou arborescent
• Support : (câble coaxial), paire torsadée, fibre optique.
• Désignation: XType-Y
• X : le débit en Mbps
• Type : le type de transmission (Base = bande de base)
• Y : la nature du support (avec la longueur max du brin)




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 Principales classes de transmission


XBase-Y Débit Support Long
maxi


Ethernet 10Base-T 10 Mbps Paire torsadée 100m

100Base-TX 100 Mbps Paire torsadée 100m

Fast Ethernet 100Base-FX 100 Mbps Fibre optique 200m

1000Base-SX 1 Gbps Fibre optique 550m

1000Base-LX 1 Gbps Fibre optique 5000m
Gigabit Ethernet
1000Base-CX 1 Gbps Paire torsadée 25m
blindée




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 131
 Exemple de câblage

• Cas du 100Base-TX
• Au plus 100m
• Câble de catégorie 5 (paire torsadée)
• Boitiers : hub et/ou switch




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 132
 Boîtier : Hub




St..


Hub.
St..


Hub.


St..




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 133
 Boîtier : Commutateur Ethernet

• Appelé aussi:
• hub commuté
• pont multiport
St..
• switch Ethernet
Sw. St..

Sw.
• domaine de collision restreint
St..




IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier-juin 2009] 134