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Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
GEI460 - Rseauxet Tlinformatique
RochLefebvre, Prof.
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Objectifs
Connatrele rleet le fonctionnementdes diffrentescouches des rseaux informatiquesactuels
Etreen mesuredutiliser les fonctionsde linterfacetransport (Winsock API de Windows) pour transmettredesmessages surun rseaulocal
Dcrireet implanter un protocolede communication fiablepour uneapplication distribue(transfertde fichier)
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Horairedes cours
Cours:Lundi 8h30-9h30 local SA-308Mardi 8h30-10h30 local SA-308
Laboratoires:
Jeudi 15h30-18h30 local SA-318
Vendredi 13h30-16h30 local SA-318
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Bibliographie
Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 3e dition,Prentice Hall, 1996.
Bob Quinn, Dave Shute, Windows Sockets NetworkProgramming, Addison-Wesley, 1995. (optionnel)
Notes de cours (prsentationPowerPoint)
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Evaluation
1 ExamenIntra (25 %)
3 Laboratoires (45 %)
1 ExamenFinal (30 %)
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Laboratoires(15 % chacun)
Laboratoire1: Application distribuesimple(chat)
Laboratoire2: Dfinitiondun protocoledchangede fichiers(client ET serveur)
Laboratoire3: Implantation du laboratoire2
(client ouserveur, interoprable)
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IntroductionCouchePhysique
CoucheLiaison de donnes
SouscoucheMAC (les rseaux locaux)CoucheRseauCoucheTransport
CoucheApplication
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Rseau
Interconnexionde machines (htes) avec la capacitde communiquer entreelles
Systmede communication
Tlinformatique
Utilisationdistance de ressourcesinformatiques Services
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Rseaule plus simple
Machine A Machine B
Lien physique directet court
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Problmesdun rseaurel Transmission (modulation, synchronisation, ) Rcuprationdes erreurs (bruit, dbordementde mmoire) Partagedun canal (accsmultiple) Rsolutiondadresses Acheminement Scurit Intgrationdes Services
Qualitde Service ...
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ARPANET: les premiers pas Commandpar le DoD amricain(annes60)
Premier rseaucommutation par paquets
Bassur le principestore-and-forward
Evolution- Dc. 1969 : 4 rseaux (1 htepar rseau)- Juil. 1970 : 8 rseaux- Mars 1971 : 15 rseaux
- Avril 1972 : 25 rseaux- Sept. 1972 : 34 rseaux- 1983 : plus de 200 rseaux- 1990 : R.I.P. (place lInternetet au WWW)
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Echellesde grandeur
Distance entre lesprocesseurs Processeurs dans le(la) mme Exemple
0.1 m1 m10 m
100 m1 km10 km100 km
1 000 km
10 000 km
CircuitSystmePice
EdificeCampusVillePays
Continent
Plante
Proc. paralllesMulti-ordinateur
LAN
MANWAN
lInternet
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Rseaux locaux:configurations
Anneau
Bus
Etoile
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Entitset messages
Machine 1 Machine 2
entit entit
message
message
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Modleclient/serveur
Machine A Machine B
Rseau
Processusclient
Processusserveur
requte
rponse
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PrimitivesUn service = ensemble deprimitives(oprations)
Primitive Signification
Requte Uneentitveututiliser un serviceIndication Un service informeuneentitquuneaction a tpriseRponse Uneentitrponduneaction (typiquement, unerequte)
Confirmation La rponseunerequteestarrive
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Deuxgrandesclasses de services
Service avec connexionTousles paquetsarriventau rcepteur Lordreest le mmelmetteur et au rcepteur Exemple: rseautlphonique
Service sans connexion
Pas de guarantiede livraisonau rcepteur
Lordredes paquetnestpas assur Exemple: service postal
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Hirarchiede protocoles
Mdiumde communication
Couche1
Couche2
Couche3
Couche4
Couche5
Usager 1
Couche1
Couche2
Couche3
Couche4
Couche5
Usager 2
Protocolede la couche1
Protocolede la couche2
Protocolede la couche3
Protocolede la couche4
Protocolede la couche5
Interface 1/2
Interface 2/3
Interface 3/4
Interface 4/5
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Interface
CoucheN+1
CoucheN
Interface
ICI SDU
IDU
ICI SDU
SDUentte N-PDU
changedeN-PDU avecprotocoledela coucheN
SAP = Service Access Point
IDU = Interface Data Unit
SDU = Service Data Unit
PDU = Protocol Data Unit
ICI = Interface Control Information
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Le modleOSI
Physique
Liaisonde donnes
Rseau
Transport
Session
Prsentation
Application
Physique
Rseau
Physique
Liaisonde donnes
Rseau
Transport
Session
Prsentation
Application
Physique
Liaisonde donnes
Rseau
ProtocoleApplication
ProtocolePrsentation
ProtocoleSession
ProtocoleTransport
Couche
7
6
5
4
3
2
1
Liaisonde donnes
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La couchephysique Assure un service detransmission de bitssur un canal
de communication
Possibilitsderreursde transmission
(bruit de canal)
Les erreursdevronttrercuprespar les couchessuprieures
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La coucheliaison de donnes Assure un servicefiablede transmission de donnes
Dcomposeet transmet les donnesentramesqui sonttransmisessquentiellement(confiesla couchephysique)
Processusdacquiescementsentrercepteuret metteur
Possibilitderetransmission dunetrameerrone
Ajustementdu dbiten fonctionde la capacitdu rcepteur
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La coucherseau Achemineles paquetsde la source la destination
(possiblementtraversunesquencede routeurs)
Mcanismesdacheminement(routing) qui ragissent
la congestion et aux conditions du rseau
Un paquetcomporteuneentteosont inscrites(entreautres) lesadressessource et destination
La coucherseaupeut fragmenter les paquetssileur tailledpassela capacitdun rseau
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La couchetransport Assure un servicefiablede transmission de paquets
Estla coucherseaucequela coucheliaison de donnesestla couchephysique
Mcanismesdenumrotation et dacquiescement despaquets(avec possibilitde retransmission des paquets)
Possibilitde service fiableousans guarantie
Ajustementdu dbiten fonctionde la capacitdu rcepteur
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La couchesession Etablitunesession entredeux htes(duredu dialogue)
Grela communication haut niveau, par exemplelaidedejetonsdonnant le contrleun usager la fois
Permet lasynchronisation de longuestransmissions,en insrantdes points de repredansle message(reprise rapideaprs unepanne)
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La coucheprsentation Permet latraduction entredeux rseauxqui nutilisentpas
la mmesyntaxede donnes
Dfinitiondunestructure abstraitede donnes: ASN.1
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La coucheapplication Permetdes traductionsde haut niveau
Par exemple, dfinitiondunterminal virtuel
Permetaussi la traductionentrediffrentesconventions pourles nomsde fichiers, la structure dun rpertoire, etc.
Autresfonctions: courrier lectronique, recherchede
fichiersdistance, cryptographie, etc.
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Encapsulation dansle modleOSI
Physique
Liaison dedonnes
Rseau
Transport
Session
Prsentation
Application
Physique
Liaison dedonnes
Rseau
Transport
Session
Prsentation
Application
donnes
donnesEA
donnesEP
donnesES
donnesET
donnesER
donnesEL QL
Bits transmis
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Le modleTCP/IP
Physique
Liaison dedonnes
Rseau
Transport
Session
Prsentation
Application
Hterseaulocal
Internet
Transport
Application
OSI TCP/IP
TCP, UDP, ...
IP, ICMP, ...
TELNET, FTP, SMTP, DNS, ...
(RIEN ICI)
(RIEN ICI)
Rseaulocal, etc.
TCP/IP estdevenuleprotocoleofficieldARPANET le
1er janvier 1983.
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Modlehybrideplus raliste
Physique
Liaison dedonnes
Rseau
Transport
Application
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Empilementde protocolessur le rseauNovell
Ethernet Anneaujeton ARCnet
Ethernet Anneaujeton ARCnet
IPX(Internet PaqueteXchange)
(adressesde 12 octets; service non orient-connexion)
NCP
(orientconnexion)
SPX . . .
Serveur defichiers . . .
Application
Transport
Rseau
Liaison de donnes
Physique
SAP(les serveurssaffichent)
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Structure dun paquet IPX
2 2 1 1 12 12
octets
Adressedestination Adressesource Donnes
Type de paquet (donnes, contrle, )
Compteur rebours (Time to live)
Nombredoctetsdu paquet
Bits de parit(peuutilisceniveau)
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Rseauxmulti-Gb/s Plus de dbitnesignifiepas toujoursmoinsde dlai (???)
Exemple: transmission dun paquet de 1000 bitsde New-York San Francisco
Choix1: canal 1 Mb/s 1 ms pour transmettre
Choix 2: canal 1 Gb/s 0.001 ms pour transmettreMAIS dansles 2 cas, le dlai depropagation est20 ms
4000 km / (200 000 km/s)
Donc: dlai total pour choix 1 = 21 msdlai total pour choix 2 = 20.001 ms
Evidemment, en gnral, le dbit=
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SMDSSwitched MultimegabitData Service
SMDS
LAN 1 LAN 2
LAN 3 LAN 4CommutateurSMDS
MAN(p.e. DQDB)
Rseautlphonique
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TrameSMDS
Octets 8 8 9188
Adressedestination Adressesource Donnes
Service sans connexion
Adressesbasessur numrosde tlphone
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Les rseauxX.25 Normeencore utilisepar certainsrseaux publics
Service orientconnexion (circuits virtuels)- aquiescement
- retransmission des trameserrons- contrledu flux des donnes(capacitdu rcepteur)
Trameslimites128 octets de donnes
Dbits limits64 kb/s dansla plupartdes cas
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Frame relay Servicesimplede commutation par paquets
- aucunacquiescement- aucuncontrlede flux des donnes
Circuits virtuelspermanents- le dbitde pointepeuttreimportant- le dbitmoyendoittresousun certain seuil- moinscher quunlien tlphoniquepermanent
Un lien virtuel = environ 1.5 Mb/s (uneligneT1)
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B-ISDN et ATM Possiblementla base de la future
autoroutede linformation
B-ISDN: Broadband Integrated Services Digital Network
ATM: Asynchronous TransfertMode
Transport asynchronede tramesde taillefixe(cellules)
Acheminementpar circuits virtuels
Plusieursgammesde dbitset QdSassocie
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Cellule ATM5 48Octets:
donnesentte
- Identification du circuit virtuel (VCI, VPI)- Contrleentreun hteet le rseau- Type de donnes- Sensibilitaux pertesde trames(1 bit)- Paritpour dtectionderreur (1 octet)
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Avantagesde la commutation de cellules
Grande varitde dbits(fixes ouvariables)
Commutation trsrapide(hautementparallle)
Diffusion simultanemulti-usagers(broadcasting)- impossible raliser avec commutation de circuit
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Store-and-forwardtailleoptimaledes paquets
A B C
K KE D E D E D E D
0 200 400 600 800 10001200100 101 102 103 104
chellelog pour D
D Log10[D]
Tempstotal
detransmission
D = K / N = taille dun paquet (sans lentte E)
E K (ici, on prendK=1024 et E=1)
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Problme14, page 75 (Tanenbaum)
Probabilitde retransmission dun paquet : p Quelleest le nombremoyende transmissions par paquet?
SoitN cenombremoyende transmissions. On a:
N = 1 (1- p) + 2p (1- p) + 3p2 (1- p) + 4p3 (1- p) + = 1 + (-p+2p) + (-2p2+3p2) + (-3p3+4p3) + = 1 +p+p2+p3+p4+
= 1 / (1 - p)
(si p
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Problme14, page 75 (Tanenbaum)Exemples
p= 0.5N =2
12345678910
#de transmissions
p = 0.1N = 1.1
12345 678 910
#de transmissions
p= 0.7N = 3.3
12345678910
#de transmissions
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Introduction CouchePhysique CoucheLiaison de donnes SouscoucheMAC (les rseaux locaux) CoucheRseau CoucheTransport CoucheApplication
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La couchephysique Assure un service detransmission de bitssur un canal
de communication
Possibilitsderreursde transmission(bruit de canal)
Les erreursdevronttrercuprespar les couchessuprieures
MultiplexageetCommutation utilisationoptimale
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Capacitdun canal
Capacit = H log2 (1 + S/B) b/secH = largeurde bandedu canalS/B = rapport signal bruit (linaire)
ExempleH = 3000 Hz (bandetlphonique)
S/B = 30 dB (1000 en chellelinaire)Capacit = 3000 log2(1+1000) = 29 900 b/sec
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Supports physiques Pairedefilsde cuivretorsads
- connexionslocales du rseautlphonique- Capacit= plusieursMb/s (quelqueskm)
Cblecoaxial- Capacit= jusqu2 Gb/s(quelqueskm)
Fibreoptique
- Capacit= 1000 Gb/set plus (en principe)- Limitesdues linterfacelectrique/optique(1 Gb/s)- transmission unidirectionnelle
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Transmissions sans fil Ondesradio (10 kHz - 100 MHz)
- Omnidirectionnelles
Micro-ondes (1-100 GHz)- Unidirectionnelles- MCI = Microwave Communications Inc.(originalement, rseaumicro-ondes)
Ondes Infrarouges (ex.: tlcommande)
Ondesvisibles(lightwave)
li f i h f b f
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Connectivit
Point--point Centralis Hirarchis
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RS-232-CInterface standard entreordinateuret modem(communication asynchroneorientecharactre)
Ordinateurou
Terminal
(DTE)
Modem
(DCE)
Ground
Tx
Rx
RSCS
DSR
CR
CD
DTR
1
3
2
5
4
6
78
20
1
3
2
5
4
6
7
8
20
Rseaux etTlinformatique RochLefebvre Prof
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RS-449 vsRS-232RS-232 RS-449
Un seul mode Deux modes- non balan - non balan
(un ground unique) - balan
Dbit max = 20 kbit/s Dbit max = 2 Mbit/s
Distance max = 15 m Distance max = 60 m
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q ,
Multiplexagefrquentiel (FDM)
modulateurs
. . . . . .. . .+
1
2
n
1
2
n
1 2 n
canaux
Signal transmis
(canal partag)
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SONET Transmission numriquehaut dbitsur fibreoptique
SONET = Synchronous Optical NETwork- HyrarchieSynchrone(SDH)- Multiplexagetemporel (TDM)
Communications longuesdistances
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Transmission SONETSection
MPX MPXMPX
Section Section Section
Ligne Ligne
Conduit
Source Destination
Trame SONET
(125 sec)
Trame SONET(125 sec)
. . .
. . .
pointeur
Charge
utileCharge
utile
Contrle
de section
Contrle
de ligne
Contrlede conduit
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La commutation Commutation par circuits
- connexion physique tablietraversunesquencede centralesdacheminement (switching offices)
- circuit ddipour la durede la communication
- aujourdhui, la commutation estnumrique, avecles signauxen format PCM
Commutation par paquets
- Acheminementtraversunesquencederouteurs- Approchestore-and-forward
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Commutateur division temporelle
0 1 2 3 4 5 6 7 7 2 3 6 1 5 4 0
0
7
Echangeur
numrique
74
126530
01
234567
0
7
Lignes
dentre
Lignes
de sortie
RAM
Table decommutation
Ordre lentre Ordre la sortie
Compteur
Echantillonneur
squentiel
Echantillonneur
squentiel
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B-ISDN B-ISDN = Broadband-Integrated Services Digital Network
Commutation basesurcircuits virtuels- technologieATM- compromisentre
commutation par circuits et commutation par paquets Dbit= 155 Mb/s (STS-3 ouOC-3)
Demandedes investissementsimportants- Presque tout le rseautlphoniqueactuel modifier
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ATM: transmission asynchrone
1 2 3 4 5 6 7 8 9 . . . 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 . . . 24
7 2 2 vide 3 1 9 1 8 5 4 2 11
Transmission (multiplexage) synchrone
Transmission (multiplexage) asynchrone ATM
1 trameT1 (125sec)
1 cellule ATM (53 octets)
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CommutateursATM Acheminementbas niveau(couchephysique)
Commutation trsrapide- cellulespetites(53 octets) et detaillefixe
Contraintesde qualit:
(1) taux de pertesminime- ex.: 1 ou2 cellules rejeteslheure
- files dattentespour les contingences(2) Prserver lordredes cellules sur un CV
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Le commutateur Banyan00
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
6
1
0
Collision (on a laissla cellule destination de 1 gagner)
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Rseaux cellulairesnumriques 1re gnration= rseaux analogiques (AMPS)
2me gnration= rseauxnumriques
Aux Etats-Unis:
IS-54 and IS-135 compatibles avec le mode analogiqueIS-95 CDMA (voir chapitre4)
En Europe:GSM bassur FDM etTDM (voir chapitre4)
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Introduction CouchePhysique CoucheLiaison de donnes SouscoucheMAC (les rseaux locaux)
CoucheRseau CoucheTransport CoucheApplication
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La coucheliaison de donnes Assure un servicefiablede transmission de donnes
entredeux noeudstypiquementsur lemmerseau local.(physiquement relis)
Dcomposeet transmet les donnesentramesqui sont
transmisessquentiellement(confiesla couchephysique)
Processusdacquiescementsentrercepteuret metteur
Possibilitderetransmission dunetrameerrone
Ajustementdu dbiten fonctionde la capacitdu rcepteur
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Problme1, page 239 (suite)
Combiende transmissions de tramesseraientrequises
au total si les ACK se situaientceniveau(et non au niveaudu message complet) ?
1- p0 = 0.2 est la probabilitquunetramesoit retransmise
Pour un message de 10 trames, on peutdoncdire (en gros):- 8 tramesseront transmisesavec succs- 2 tramesdevronttreretransmisesunedeuximefois
au total : 12 transmissions(i.e. 1.2 fois le message, au lieu de 9.31 )
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Communication virtuelle
Couche1
Couche2
Couche3
Couche4
Couche5
Couche1
Couche2
Couche3
Couche4
Couche5
(Protocolede la couche2)
Communication virtuelle
Cheminrel des donnes
J ai un paquetlivrer
OK
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Services Sans connexion, sans aquiescement
- pas de guarantiesur lordreet contreles copies multiples
- pas de guarantiede livraisondes trames- utilissur la plupartdesLAN (peuderreurs)- la couchetransport soocuperades reprises ...
Sans connexion, avec aquiescement- toujourspas de guarantiesur lordreet copies, mais- guarantiede livraison(retransmission si pas dACK)
- utilissur lestransmissions sans fils (peufiables) Avec connexion, avec aquiescement
- emuleun circuit physique (bitstreampipe)
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Dcoupageen TRAMES Permetde dtecter des erreurs (bits de parit)
Plusieursapproches1) entte(indicateur de taille) plus donnes2) dlimiteursde dbut et fin
attention si les donnescontiennentpar accident le dlimiteur
- character stuffing- bit stuffing
3) Utilisationdes conventions de la couchephysique
En pratique, on utilise(1) avec (2) ou(3)
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Character stuffing
A B DLE C
DLE STX ETXDLEA B DLE CDLE
A B DLE C
Message transmettre
Trame
Message reu
1 caractre
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(1) Correction des erreurs
0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1
M R
Code transmis = cun point en (m+r) dimensions
c(point transmis)
c(code reu
avec 1 erreur)
mot de code valide
point danslespace
Au dcodeur:cest toujours le mot de code
le plus prsdu mot reuc on dcodecsans erreur ...
Distance = 1 bit
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Exemple: code rptition
0 0 0
1 1 1
M R
0 0 0
1 1 1
1 0 0
1 1 00 1 0
0 1 1
0 0 1 1 0 1
Peutcorriger 1 erreurEt dtecter 2 erreurs ...
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CRC 1 bit = coefficient dun polynmeenx :
1 0 0 1 1 = 1x4 +0x3 +0x2 +1x1 +1x0= x4 + x+ 1
Arithmtiquemodulo-2, sans retenue: 1+0 = 0+1 = 1
0+0 = 1+1 = 0
PolynmegnrateurG(x) r+1 bits, or estle nombrede bits de parit
R = restede la division de 2rM par G= bits du CRC (parit, ouchecksum)
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Calcul du CRCx8 +x7 + x4 +x3 x3 + 1
x5 +x4 + x2 + 1x8 +x5
x7 +x5
x7 +x4
x5
x5 + x2
x3 +x2
x3 + 1
x2 + 1 Reste = R = 1 0 1Cesont les bitsde parit (CRC)
+1 = -1 ...
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CRC: calcul rapide
1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 11 0 0 1
1 0 0 11 0 1 1
1 0 1 01 0 0 1
1 1 0 01 0 0 1
1 0 1 Bits du CRC
1 1 0 1 0 1
MessageM r zros Polynmegnrateur G
1 1 0 0 1 1 1 0 1M R canal
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H th d t l i l
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Hypothsesdu protocolesimple La coucherseaulmetteur a toujoursdes paquets
transmettre
La coucherseauau rcepteur est toujoursprterecevoir un paquet On suppose unemmoireinfinie...
On ignore le temps (CPU) de traitementdes paquets Aucuneserreurssur le canal, aucunetrameperdue
Protocoletrspeuraliste...
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ABP: fentreglissante1bit
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ABP: fentreglissante1 bit/ / sui t e de ABP_prot ocolwhi l e ( t r ue){
wai t _f or _event ( &event ) ;i f ( event == f r ame_ar r i val ){
f r om_physi cal _l ayer ( &r ) ;i f ( r . seq == f r ame_expect ed){
t o_net wor k_l ayer ( &r . i nf o) ;i nc( f r ame_expect ed) ;
}i f ( r . ack == next _f r ame_t o_send){
f r om_net wor k_l ayer ( &buf f er ) ;i nc( next _f r ame_t o_send) ;
}}s . i nf o = buf f er ;s. seq = next _f r ame_t o_send;s. ack = 1 - f r ame_expect ed;t o_physi cal _l ayer ( &s) ;st ar t _t i mer ( s. seq) ;
}} / / f i n de ABP_prot ocol
voi d ABP_prot ocol ( voi d){
seq_nr next _f r ame_t o_send;seq_nr f r ame_expect ed;f r ame r , s;packet buf f er ;event _t ype event ;
next _f r ame_t o_send = 0;f r ame_expect ed = 0;f r om_net wor k_l ayer ( &buf f er ) ;s. i nf o = buf f er ;
s. seq = next _f r ame_t o_send;s. ack = 1 - f rame_expect ed;t o_physi cal _l ayer ( &s) ;st ar t _t i mer ( s. seq) ;
/ / sui t e l a deuxi me col onne
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Impactdutempsdepropagation
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Impact du temps de propagation
T
PROP CPU PROPT
SEfficacit =
TS
metteur
rcepteur
Distanced
PROP =dv
T
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ProtocoleGO BACK N
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ProtocoleGO BACK N Gnralisationde ABP unefentredew> 1 trames
Numrotationmodulow+1 (sinon, ambiguit)
Optimalit: choisir w= (S / T)
Au rcepteur: fentrede taille1(alorsquelleestwlmetteur)
A lmetteur, retransmission dunetramenon-aquiesce,et de toutescellesqui la suivent dansle fentre(mmecellesqui auraienttcorrectementreues)
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GO BACK N: squencedvnements
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GO BACK N: squenced vnements
321
4
321
4
321
4
321
4
Coucherseaudu rcepteur
1 3 4
Timeout (2)
2
43
5
2
43
5
2
43
5
2
43
5
2
(5)
X
43
5
2
543
54 5
3 4 5
metteur
rcepteur
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SRP: squencedvnements
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SRP: squenced vnements
321
4
321
4
321
4
321
4
Couche rseau du rcepteur
Timeout (2)
43
5
2
43
5
2
4
5
2
5
2
(5)
X
5
2
1
34
metteur
rcepteur
34
3
2
34
5
5
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Machinetatsfinis
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Machine tats finis Modlisation dun protocole comme un ensemble dtats,
et detransitionsmenant dun tat un ou plusieurs autres Une transition est cause par un vnement
- arrive ou transmission dune trame ou dun ACK
- expiration dun temporisateur (perte dune trame)- interruption- etc.
Modle complet = protocole + canal
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Validation du protocole
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Validation du protocole Pour que le protocole soit valide, la machine tats finis
correspondante doit :(1) viter les squences dtats ambigues
par exemple, lmetteur change dtat plus
dune fois alors que le receveur demeuredans le mme tat(2) viter les bloquages (deadlocks)
pris dans un sous-ensemble dtats, dans
lequel aucune transition ne permet auprotocole de progresser
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Rseaux de Petritransitions
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Une transition peut sexcuter (fire) siil y aau moins un jetondanschacune des places en entre
Lorsquune transition sexcute, elle
retire un jetondechaque place en entre
etajoute un jetondanschaque place de sortie
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Exemples de protocoles de L. D.
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HDLCHigh-level Data Link Control
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Utilisdans les rseaux X.25, entre autres
Norme ISO
Protocole orientbit (bit stuffing)
Utilise GO BACK N avecW= 7 numrotation 3 bits
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TrameHDLC
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Trame HDLC
01111110 01111110Adresse Contrle Donnes CRC
8 8 8 816 0bits
0
1 0
1 1
Seq P/F ACK
Type
Type
ACKP/F
P/F
Trame de donnes
Trame de supervision
Trame pour service sans connexion(datagramme)Type (suite)
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CoucheL. D. sur Internet
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Couche L. D. sur Internet Pour les connexions point--point
(1) entre routeurs de haut niveau(WAN, pine dorsale)
(2) entre un usager et un ISP via un modem
Deux protocoles largement utiliss:
- SLIP- PPP
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SLIPSerial Link Internet Protocol
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Dcrit dans RFC 1055
Encapsulationsimpledun datagramme IP
Pas de dtection derreurs
Compression de lentte (transmission diffrentielle) RFC 1144
Supporte uniquement IP
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Encapsulation dans SLIP
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pDatagramme IP
C0
C0 C0DB DC
Trame transmise
DB DD
DB
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PPP
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Dcrit dans RFC 1661, 1662 et 1663
Dtection derreur
Supporte IP et autres protocoles (IPX, AppleTalk, etc.)
indique aussi un paquet LCP (Link Control Prot.)ou NCP (Network Control Prot.)
Permet de ngotier une adresse IP lors de la connexion
Gestion plus complte de la connexion
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Trame PPP
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01111110 01111110Adresse Contrle CRC
1 1 1 12 ou 4
octets
1 ou 2
Protocole
0
donnes
00000011 signifie service sans connexion (pas dACK)
11111111 par dfaut (adresse de type broadcast)
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PPP: gestion de la connexion
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g(1) Connexion modem modem (client ISP)
(2) Echange de paquets LCP paramtres PPP(3) Echange de paquets NCP configuration couche rseau- pour IP, obtention dune adresse temporaire
(4) Session TCP/IP (par exemple)
(5) Echange de paquets NCP libration de ladresse IP(6) Echange de paquets LCP fermeture de conn. logique(7) Libration de la ligne physique
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La couche L.D. sur ATM
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gestion
Contrle Usager
Couches suprieures Couches suprieures
Couche adaptation ATM
CS
SAR
TC
PMD
Couche ATM
Couche Physique
TC = TransmissionConvergence
(Rle de la coucheliaison de donnes)
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Sous-couche TCtransmission convergence
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Dtection derreur sur lentte uniquement
entte = 4 octets dadresse + 1 octet CRC (HEC) g(x) =x8+x2+x+ 1
Adaptation au dbit de la couche physique
Cdrage (framing) la rception tche non-triviale
(il ny a pas de marqueur (i.e. drapeau), commecest le cas dans HDLC, PPP ou SLIP)
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Cdrage dans ATMVrification du HEC erreur
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entte
Vrification du HEC OK
CADRAGE PRE-SYNC
SYNC
HEC correct
HEC incorrect
HECconscutifs OK
HECconscutifs incorrects
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Introduction
Couche Physique Couche Liaison de donnes Sous couche MAC (les rseaux locaux)
Couche Rseau Couche Transport Couche Application
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La sous-couche MAC
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Physique
Liaison dedonnes
Rseau
Physique
Rseau
MAC
LLC
Medium Access Control
Logical Link Control
(varie selon le type derseau local)
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Interconnexion de rseaux
P t l MAC
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Rseau 1 (Ethernet) Rseau 2 (Anneau jeton)
Protocole MACdu rseau 1
Protocole MACdu rseau 2
Passerelle
mediumpartag
mediumpartag
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Protocoles daccs au medium
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Contexte: canal unique accs multiple
Allocation statique- Circuit fixe pour la dure de la communication- Faible performance dbit variable
- Exemples: TDM, FDM
Allocation dynamique- Multiplexage statistique
- Efficace pour les sources dbit variable- Exemples: ALOHA, CSMA, Anneau jeton, ...
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ALOHA Chaqueusagertransmetdsquunetrameestprte
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Chaque usager transmetds quune trame est prte Trames simultanes, ou partiellement = collision
Reprise aprs collision: attente dune dure alatoire retransmission de la trame (nouvelle tentative)
Version originale: rseau sans fil centralis(broadcast)
f1
f2f2
f2
1
2
3
Lusager 1 transmet (sur f1)
Le noeud central rmet (sur f2)
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ALOHA pur et segmentALOHA
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ALOHA pur :
Aucune restriction sur le dbut de transmissiondune trame Dtection de collision:
comparaison entre trame mise et reue (sur f2)
ALOHA segment: Horloge centrale Temps divisensegments (dure = 1 trame)
Transmission uniquement dans les segments Dtection de collision:
mme procdure que ALOHA pur
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ALOHA: performance1
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0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
0
0.2
0.4
0.6
0.8
pur
segment
G (tentatives de transmission / segment) pour lensembledes stations
G = 1 signifie quenmoyenne, lensemble des
trames transmises par toutes les stationsremplieraient parfaitement le canal sielles taient mises bout bout(Si aucune collision, S = 1 lorsque G=1)
S(throughput)
0.37
0.18 S = Ge-G
S = Ge-2G
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CSMACarrier Sense Multiple Access
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Version polie dALOHA
Un noeud attend que le canal soit libre avant de transmettre
Interruption immdiate si collision (CSMA/CD) la base des rseaux Ethernet
Meilleure performance quALOHA
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CSMA/CDDtection des collisions
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t=0
t=
t=2
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CSMA/CDEtats du canal
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Trame Trame Trame Trame
collisions canal inactif
On peut modliser la dure decontentionpar la protocole ALOHA segment, oladure dun segment est 2, avec le temps
de propagation dun bout lautre du cble.
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Protocoles sans collision Mcanismederservation
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Mcanisme derservation
Alternancerservation-transmission-rservation-
Approche hybride:
- charge faible CSMA/CD- charge leve rservation
CDMA: une classe part
un canal par usager transmission continue pour chaque usager rsoud le problme des collisions
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CDMA CDMA = Code Division Multiple Access
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CDMA = Code Division Multiple Access
Technique bande largie (spread spectrum)
Allocation dun canal par usager
Chaque usager transmet tout le tempssur toute la bande
contrairement FDMA bandes de frquenceset TDMA multiplexage dans le temps
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CDMA: principe1 bit Squence de chips
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Usager A
Usager B
Usager C
Canal commun
talement spectral Transmission simultane Dmultiplexage
Info de lusager A(par exemple)
orthogonaux
orthogonaux
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CDMA: dmultiplexageSquence de chips(binaire)
Squence de chips(bi polaire)
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A : 0 0 0 1 1 0 1 1B : 0 0 1 0 1 1 1 0C : 0 1 0 1 1 1 0 0
A : ( -1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1 )B : ( -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 )C : ( -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 )
(binaire) (bi-polaire)
canal
A B C
1 -1 -1-1 1 1
1 1 -1
Informationtransmise
temps
temps ( +1 -1 -1 +1 -1 -3 +1 +3 )
(-1 +1 +1 -1 +1 +3 -1 -3 )
( -1 -3 +1 -1 +1 -1 +3 +1 )
Signal transmis = S(Somme des chips pour chaque
intervale dun bit) (S A) / 8
temps 1
-1
1
Dmultiplexagepour le canal A
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CDMA: limites La puissance reue au rcepteur doit tre la mme
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p ppour chaque canal
gestion dynamique de la puissance
Ncessite un metteur haut dbit (coteux)
typiquement, 128 chips/bit
Capacitmoindre que TDM pour un canal trsbruyant
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Quelques rseaux locauxstandards
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La srie IEEE 802
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802.3 802.4 802.5 802.6
802.2
Couches suprieures
Couche physique
MAC
LLC
(Ethernet) (Anneau logique) (Anneau physique) (DQDB)
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IEEE 802.3 : reprise des collisionsexponential backoff
Aprs la imecollision(pourunemmetrame) unmetteur
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Aprs la imecollision (pour une mme trame), un metteur
(1) choisit un nombre alatoirenentre 0 et 2i -1(2) attendnsegments (typiquement, 1 segment = 512 bits)(3) fait une nouvelle tentative de transmission
Aprs 16 collisions
une erreur est rapporte (abandon) cest aux couches suprieures de dcider de la suite
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Encodage Manchester1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1Bits
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Encodagebinaire
EncodageManchester
Encodage
Manchesterdiffrentiel
Une collision dezrosnest pasdtecte ...
Codesautosynchro-nisant(transition au
milieu de chaquebit)
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IEEE 802.3 : calcul de lefficacit Hypothses:
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Hypothses:
kstations, toujours prtes transmettre Durant un segment dans la priode de contention,
une station transmet avec probabilitp
Dans ce cas,
A = kp(1-p)k-1 est la probabilitquune station gagne
le canal (ie. elle seule a transmis durantle segment de contention donn)
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IEEE 802.3 : calcul de lefficacit Ontrouvedoncladuremoyennedecontention:
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On trouve donc la dure moyenne de contention:
Dc = 2 / A
o est le temps de propagation dun bout lautre du rseau
AvecDt la dure moyenne de transmission dune trame, ontrouve finalement lefficacit:
= DtDt+ (2 / A)
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IEEE 802.3Efficacitpour diffrentes conditions
Rseau Ethernet 10 MbpsSegment de contention = 64 octets
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0 20 40 60 80 1000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1024 octets par trame
256 octets par trame
64 octets par trame
Nombre de stations qui tentent de transmettre
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Trame IEEE 802.4octets
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Prambule
Adressedestination
CRC
1 1 42 ou 6 0 - 8182
donnes
Fin de trame
Adressesource
2 ou 61 1
Dbut de trame
Contrle (dont la priorit)
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IEEE 802.5Topologie
Unjetongre ledroitde transmission
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Un jeton gre le droit de transmission(le jeton circulecontinuellement lorsqueles stations ne transmettent pas de trame)
Lanneau estunidirectionnel
Le prdcesseur et le successeursont les stations auxquelles un noeudest connectphysiquement
Lorsquune station na pas le jeton,elle est simplement unrpteur
(avec undlai de 1 bit)
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Trame IEEE 802.51 1 4
octets
2 ou 6 aucune limite2 ou 61 11
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SD: Dbut
Adressedestination CRCdonnesAdressesource
AC: Contrle (accs)
FC: Contrle (trame) ED: Fin
FS:statut
SDAC ED Jeton : 1 seul bit dans le champs AC le distingue dun dbut de trame
(utilispour acquiescements)
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Le PontUn rpteur intelligent
LAN 1
Adresses physiques Adresses physiques
Table interne du pont
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LAN 2
sur LAN 1 sur LAN 2
x x x x x x a a a a a ay y y y y y b b b b b bz z z z z z c c c c c c
d d d d d d
Le pont observeles trames qui circulent surchaque LAN auquel il est connect
Il ne transmet que les trames qui sont destinesun autre LAN que celui doelles proviennent
Il peut mettre jour sa table en observant lesadressessourcesdes trames qui passent
pont
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Un peu de reculApplication Services
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TCP / IP
Rseaux locauxcouche physique
Medium physique
Chapitres prcdents
Acheminement (IP)Gestion de la congestionFragmentation
Rcupration des erreurs (TCP)
Rseaux locaux
Rseau de rseaux(Internet)
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h
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La couche rseausur Internet
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Les champs de lentte IP (suite)
IDENTIFICATION : (16 bits) Permet de rassembler des fragments la rception Tous les fragments dun mme datagramme ont le mme
no didentification
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no. d identification
DF : (1 bit) dont fragment Indique si on peut fragmenter ou non le datagramme
MF : (1 bit) more fragments Tous les fragments dun datagramme, sauf le dernier fragment,
ont ce bit mis 1(ouset). Equivaut unEOF.
OFFSET : (13 bits) Indique le numro dun fragment dans un datagramme fragment. Nombre maximum de fragments = 8192.
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Les champs de lentte IP (suite)
TTL : (8 bits) Time to Live Compte rebours: nombre de sauts (routeurs) dun datagramme Le datagramme est rejetsur TTL = 0
etuneindicationestenvoyelmetteur
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et une indication est envoye l metteur
PROTOCOLE : (8 bits) Indique quel protocole de transport (TCP, UDP, ) remettre
le paquet larrive Numros de protocoles: dfinis dans RFC 1700
PARITE : (16 bits) Bits de dtection derreur Appliqus lentte uniquement Somme complment--1 des mots de 16 bits de lentte Calculchaque routeur
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Les adresses IP
0Rseau
Hte
Classe
A
32 bits Valeurs
1.0.0.0
127.255.255.255
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1 0 Rseau Hte
1 1 0 Rseau Hte
1 1 1 0 Adresse multicast
1 1 1 1 0 Pour usage futur
B
C
D
E
128.0.0.0 191.255.255.255
192.0.0.0 223.255.255.255
224.0.0.0 239.255.255.255
240.0.0.0 247.255.255.255
Les adresses IP sont accordes par le NIC (Network Information Center)
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Utilisation du masque
R1R3
Compagnie,universit, etc.
Le routeur R3 a une tablequi indique:- comment rejoindre R1, R2
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LAN 1
LAN 2
LAN 3
R2
Vu de lextrieur, tous cesrseaux locaux (LANs) ont
la mme adresse rseau(par exemple, 132.210.x.y)
- ladresse physique des htessur LAN3
Lorsquun paquet arrive R3,
ladresse destination et lemasque de sous-rseau sontmultiplis (ET bit bit)
- le rsultat est ladresse desous-rseau de la destination
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Algorithme de Bellman-Ford
Algorithme itratif
Deux versions :(1) distribue (distancevector routing)
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(1) distribue ( distance vector routing )- ragit plus lentement aux changementsrapides de topologie
(2) centralise- demande plus dchange dinformation
entre les routeurs
version distribue tait utilise dans ARPANET (RIP)
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Bellman-Ford distribu
Chaque routeur effectue le calcul localement, avec uneinformation limite
Informationdisponiblepourunrouteur:
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Information disponible pour un routeur:- cot pour atteindre les routeurs auxquels il est
directement connect
- cot total entre la destination et chaque routeurauquel il est connect
change dinformation sur les liens directs
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Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Bellman-Ford distribucas ola technique dacclration choue
A B1
1 12 2 1 initialement
Distance versDvue de
A B C
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C
D
(1) Avantchange 1
destination
2 2 12 2 3 3 4 4 5 5
. . .
initialementaprs 1 changeaprs 2 changesaprs 3 changesaprs 4 changes
. . .
raction lente pour lesnoeudsA etB
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Bellman-Ford centralis
exemple
A
BD
EF
2
12
72
1
Le routeurA veut connatre leplus court chemin pour atteindre
le routeur G.
routeurs
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CG
77
1
2 Les nombres indiquent le cot(par exemple, le dlai) associchaque lien. On suppose desliens bi-directionnels avec le mmecot dans les 2 sens.
Note: Chaque routeur envoit Ale cot observavec chacunde ses voisins immdiats (d(x,y))(p.e., B, E etF pour le routeurD)
Notation :
d(A,B) : cot entre deux noeudsrelis directement (ici, A et B)
d(C) : plus courte distance entre le noeudC et la destination G
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Bellman-Ford centralis
Mise en quations
A
B
C
D
E
G
F2
7
12
71
2
1Rseau:
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G
d(A)
d(B)d(C)d(D)d(E)d(F)
d(A,B) + d(B) , d(A,C) + d(C)
d(B,A) + d(A) , d(B,D) + d(D)d(C,A) + d(A) , d(C,E) + d(E) , d(C)d(D,B) + d(B) , d(D,E) + d(E) , d(D,F) + d(F)d(E,C) + d(C) , d(E,D) + d(D)d(F,D) + d(D) , d(F)
= minEquations:
Initialement : d(A) = d(B) = d(C) = d(D) = d(E) = d(F) =
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Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Algorithme de Dijkstra
AB
C
D
E
G
F2
7
1 2
71
2
1A
B
C
D
E
G
F
(7,G)
(1,G)
(-,)
(-,)
(-,)(-,)
AB
C
D
E
G
F
(7,G)
(1,G)
(-,)
(3,C)
(-,)(8,C)
( )
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AB
C
D
E
G
F
(7,G)
(1,G)
(4,E)
(3,C)
(-,)(8,C)
A
B
C
D
E
G
F
(6,D)
(1,G)
(4,E)
(3,C)
(5,D)(8,B)
A
B
C
D
E
G
F
(6,D)
(1,G)
(4,E)
(3,C)
(5,D)(7,B)
AB
C
D
E
G
F(6,D)
(1,G)
(4,E)
(3,C)
(5,D)
(7,B)
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Algorithme de Dijkstra
rsum Donne, pour chaque routeur, la distance minimale pour
atteindre la destination (ici, G), ainsi que le prochain
routeur sur la route.
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Doit tre rptavec chaque routeur comme destination permet de savoir comment atteindre chaque routeur
Les routeurs schangent linformation locale le cot (nombre) sur chaque lien point--point base de donnes distribue
Mme rsultat que Bellman-Ford Centralis
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Link state routing
Priodiquement, chaque routeur dun domaine:
(1) dcouvre qui sont ses voisins (HELLO)
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(2) mesure le dlai (ou le cot) sur les liens correspondants
(3) construit un paquet contenant cette information
(4) transmet cette info aux autres routeurs du domaine (flooding)
(5) calcule le chemin le plus court vers les autres routeurs
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Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
OSPF
Open Shortest Path First (RFC 1247) Acheminement selon distance, nombre de sauts, dlai, etc.
Adaptation rapide la topologie (congestion, )
Diff t t d i (t l l )
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Diffrents types de services (temps-rel par exemple)
Rpartition de la charge utilise lesnmeilleures routes
Trs hyrarchis(lintrieur mme dun SA)
Niveau accru de robustesse (scurit)
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
OSPF
hirarchie
pine dorsale du SA
(rgion 0)
Systme Autonome (AS)
connexion vers
les autres SA
passerelledu SA
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rgion 1 rgion 2rgion 3routeur
interne
routeurinter-rgions
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
BGP
Border Gateway Protocol (RFC 1654)
SA1 SA3
pine dorsaleexterne
connexionTCP
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SA2
SA4
BGP est le protocole utilisdans ce domaine
passerelle
du SA
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Fragmentation
Il est possible quun paquet transite traversplusieurs types de rseaux
Chaque rseau a ses contraintes, dontlataillemaximaledunetrame
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lataille maximale dune trame(p.e. cellule ATM = 48 octets de donnes)
Solution invitable: fragmentation des paquets
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Numrotation des fragments
21 0 0 A B C D E F G H
21 0 1 A B C D E F G H I J
IDENTIFICATION
OFFSET
MF 1 octet
Paquetoriginal
Fragments aprsd
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0 0 C H
21 8 1 I J
21 0 0 A B C D E
21 5 0 F G H
21 8 1 I J
passage dans unrseau avec unetaille max = 8 octets
de donnes
Fragments aprspassage dans un
rseau avec unetaille max = 5 octetsde donnes
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Des adresse limites
Le 100 000e rseau (systme autonome) a tconnectlInternet en 1996
Problme: le nombre dadresses IP disponiblesdiminue rapidement
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d ue apde e
Les adresses de classe B sont les plus populaires (de loin)
Cette division des adresses IP enclassesest sous-optimale desmillionsdadresses ne seront jamais utilises
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
CIDR
une solution temporaire CIDR = Classless InterDomain Routing (RFC 1519)
Ide: allouer les quelques 2 millions de blocs dadressesde classe C encore disponibles
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Plusieurs petits blocssuccessifsdadresses de classe C
256 htes par rseau utilisation demasques
194.0.0.0 195.255.255.255 pour lEurope198.0.0.0 199.255.255.255 pour lAmrique du Nord
200.0.0.0 201.255.255.255 pour lAmrique centrale et du Sud202.0.0.0 203.255.255.255 pour lAsie et le Pacifique
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
IPv6 Prochaine gnration du protocole IP (actuellement, IPv4)
Doit permettre IPv4 dexister pendant encore
plusieurs annes (transition douce) Quelques particularits:
d d 16 t t ( li d 4)
IETF, 1990:Watch out, captain,shes gonna blow!
SIPPSimple InternetProtocol Plus
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adresses de 16 octets (au lieu de 4) permet de dfinir desextensionslentte
protocole dacheminement simplifi(plus rapide...) meilleure scurit(identification, privacy) plusieurs types de services, dont temps-rel mobilit (hte mobile / adresse fixe)
plus flexible pour les versions futures fragmentation permiseuniquement la source
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Entte principale IPv6
VER PRI
LONGUEUR DE LA CHARGE PTR ENTETE
ADRESSE SOURCE(16octets)
32 bits
ETIQUETTE DE CONNEXION
HOP LIMIT
Oest lechecksum ???
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(16 octets)
ADRESSE DESTINATION(16 octets)
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Champs de lentte IPv6 (suite) LONGUEUR DE LA CHARGE : (16 bits)
Nombre doctets qui suivent lentte principale
PTR ENTTE (8 bits)
Indique comment interprter ce qui suit immdiatementlentte principale
- 6 extensions lentte sont djdfinies
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Si lentte est la dernire entte IP (pas dextension):- PTR ENTETE indique quel protocole (TCP, UDP)
remettre le paquet larrive(mme rle que PROTOCOLE dans IPv4)
HOP LIMIT (8 bits) Nombre de sautsmaximum permis un paquet avant quil
ne soit retirde la circulation
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Adresses IPv6Prfixe Usage Fraction
0 0 0 0 0 0 0 0 Rserv(incluant IPv4) 1 / 2560 0 0 0 0 0 0 1 Non attribu 1 / 2560 0 0 0 0 0 1 Adresses OSI NSAP 1 / 128
0 0 0 0 0 1 0 Adresses IPX (Novell Netware) 1 / 1280 0 0 0 0 1 1 Non attribu 1 / 1280 0 0 0 1 Non attribu 1 / 320 0 0 1 Non attribu 1 / 16
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0 0 1 Non attribu 1 / 80 1 0 Attribues un ISP 1 / 8
0 1 1 Non attribu 1 / 81 0 0 Attribues une rgion gographique 1 / 8 . . .
1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 Usage local * 1 / 1024
1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 Usage local * 1 / 10241 1 1 1 1 1 1 1 Adresses multicast 1 / 256
* Ces paquets ne sont pas propags lextrieur dun SA
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Adresses IPv6
notationNotation complte (les 16 octets)
8 0 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 0 0 : 0 0 0 0 : 0 1 2 3 : 4 5 6 7 : 8 9 A B : C D E F
Notation abrge (omission et compression de zros au dbut dun bloc)
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8 0 0 0 : : 1 2 3 : 4 5 6 7 : 8 9 A B : C D E F
Une adresse IPv4
: : 132 . 210 . 74 . 64
signifie quil ny a que des zros devant
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IPv6
extension de lentte
Charge utile
Entte Extension1 Extension2
A B C
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Entteprincipale
Extension 1de lentte
Extension 2de lentte
A : PTR ENTETE pour lentte principale (pointe lextension 1)B : PTR ENTETE pour lextension 1 (pointe lextension 2)C : PTR ENTETE pour lextension 2 (dcrit le protocole -- TCP, UDP, )
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La couche rseausur ATM
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sur ATM
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gestion
Contrle Usager
Couches suprieures Couches suprieures
Couche adaptation ATMCSSAR
Couche ATM
La commutation(acheminement)
se fait ce niveau
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TC
PMD Couche Physique
Note: Il est difficile de comparer chaque couche du modle ATM
avec les couches du modle OSI ou TCP/IP. Ce sont des modlestrs diffrents...
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ATM
un service orientconnexion Acheminement par circuits virtuels
il faut dabord tablir la connexion (rserver un CV)
Lordre des paquets (cellules) sur un circuit est prserv
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Protocole orientconnexionsans acquiescements le medium physique (fibre optique)
est trs fiable
La rcupration des erreurs est laisse aux couches suprieures
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Cellule ATM
Entte Donnes
5 octets 48 octets
CC
Bits4 8 16 3 1 8
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VPI VCI PTICL
P
HEC
GFC VPI VCI PTI LP
HEC
(a) UNI: hte rseau
(b) NNI: rseau rseau
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Les champs de lentte ATM
GFC : (4 bits) seulement pour les connexions entre hte et rseau aucune signification de bout-en-bout
nest pas dlivrau rcepteur(le champs est crasau premier routeur rencontr) a bug in the [ATM] standard. A.S. Tanenbaum
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VPI : (8 ou 12 bits)
Indicateur de chemin Virtuel (Virtual Path)
VCI : (16 bits) Indicateur de Circuit Virtuel (Virtual Circuit) Un VP contient plusieurs VC
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Champs de lentte ATM (suite)
PTI : (3 bits) Types de donnes de la charge utile Permet dindiquer au rcepteur le niveau de congestion
CLP : (1 bit) Niveau de priorit (Cell Loss Priority) Les commutateurs ATM laissent tomber une cellule avec CLP=1
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avant une cellule avec CLP=0
HEC : (8 bit) Bits de paritpour lentte uniquement CRC de 8 bits, avec g(x) =x8 +x2 +x+ 1 peut corriger toutes les erreurs sur 1 bit
peut dtecter 90% de tous les autres patrons derreurs
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Etablissement de la connexionhte 1 C 1 C 2 hte 2
Requtedeconnexion
Requtedeconnexion
Requtedeconnexion
CommutateursATM
Entraitement
Entraitement
s
Contient ladressede la destination
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Connect
ConnectACK(merci)
ConnectACK(merci)
ConnectACK(merci)
Connect
Connect
temps
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Libration de la connexionhte 1 C 1 C 2 hte 2
LibrerlecanalLibrerlecanal
CommutateursATM
al librmps
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LibrerlecanalCanallib
r
Canallibr
Canallibr
tem
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Circuits virtuels
CV 1
CV 1
CV 2CV 1
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CV 1
CV 1CV 1
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Commutation sur ATMCommutateur
ATM
0
1
2
3
0
1
2
3
Lignes Lignes
2 7
4
2
5
0
indique leVPI
Batcher
Banyanetc.
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Lignesdentre
Lignesde sortie
Ligne dentre VPI Ligne de sortie Nouveau VPI
0 2 3 50 3 0 40 7 1 22 4 0 0
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Contrle de la congestion
Indicateurs de la congestion: nombre moyen de paquets rejets
longueur moyenne des files dattente nombre de retransmissions pour cause de timeout dlai moyen par paquet distributiondesdlais(histogramme)
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distribution des dlais (histogramme)
Contrle sans feedback
Contrle avec feedback
Vitesse dadaptation: optimisationnon-triviale
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Introduction Couche Physique
Couche Liaison de donnes Sous couche MAC (les rseaux locaux) CoucheRseau
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Couche Rseau
Couche Transport Couche Application
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La couche transport
Assure un servicefiablede transmission de paquets isole les couches suprieures (application) des
diverses technologies et des imperfections du rseau
Est la couche rseau ce que la couche liaison de donnesest la couche physique
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Mcanismes denumrotation et dacquiescement despaquets (avec possibilitde retransmission des paquets)
Possibilitde service fiable ou sans guarantie
Ajustement du dbit en fonction de la capacitdu rcepteur
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Prliminaires
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Communicationpair--pair
Couchessuprieures
Couchessuprieures
TPDU
Processus de lacouche transport
(entit)
TSAP(adresse IP
+ no. de port)
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Coucherseau
Coucherseau
NSAP(adresse IP)
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Services de base
exemple plus simple que BSDPrimitive Message (TPDU) Signification
envoy
LISTEN aucun Le processus est bloqujusquce quun autre processus se connecte
CONNECT Requte de connexion Le processus tente dtablir uneconnexion
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SEND Donnes Transmission de donnes
RECEIVE aucun Le processus est bloqujusquce quune TDPU de donnes arrive.
DISCONNECT Requte de dconnexion Le processus veut librerla connexion
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Encapsulation
Donnes de la TPDU
Entte dela trame
Entte dupaquet Entte de la
TPDU
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donnes de la trame
donnes du paquet
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Couche 4vscouche 2
lien direct
rseau
Couche 2(Liaison de donnes)
Couche 4(Transport)
Routeur
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Le lien physique na pasde capacitde mmoire
Le rseau (ensemble des routeurs)a une grande capacitde mmoire
(et de dlais associs)
Un seul canal grer une seule file dattente
pour les retransmissions
Plusieurs connexions simultanes possibles
plusieurs files dattentepour les retransmissions
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Etablissement de la connexion
three-way handshake
CR (seq=x)
CK=x)
Ma premiresquence seranumrotex
OK, ta premire
Hte 1initie la connexion
Hte 2accepte la connexion
Choisit en fonctiondune horloge locale
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DONNEES (seq=x,ACK=y)
ACK(seq=y,ACK
=x) squence sera numrotex.MA premire squence
sera numrotey
Voici mes premiresdonnnes
(squence numrox).
Ta premire squenceaura le numroy.
g
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Three-way handshake
robustesse
CR (seq=x)
ACK(seq=y,
ACK=x)
Ce paquet est une ancienne copie(il tait en mmoire quelque part)
OK, ta premiresquence sera numrotex.
MA premire squenceseranumrotey
Impossible.Monhorlogemindique
Hte 1 Hte 2
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REJETTE (ACK=y)
sera numroteyMon horloge mindique
que je ne peux pas avoirchoisitxrcemment.
OK. Je laisse tomber.
Je rejette cette connexion.
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Three-way handshake
robustesseCR (seq=x)
ACK(seq=y,
ACK=x)
OK, ta premiresquence sera numrotex.
MA premire squencesera numrotey
Impossible.Mon horloge mindiquequejenepeu pasa oir
DONNEES (
Hte 1 Hte 2
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REJETTE (ACK=y)
que je ne peux pas avoir
choisitxrcemment.
ONNEES (seq=x,ACK=z) Impossible.Mon horloge mindique
que je ne peux pas avoirchoisitzrcemment.Je rejette ce paquet.
OK. Je laisse tomber.
Je rejette cette connexion.
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Libration de la connexion
DR
Hte 1initie la connexion
Hte 2accepte la connexion
Requte dedconnexion(et initialisation
dun temporisateur)Rpond par une
requte dedconnexion
(et initialisation
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ACK
DR
(et initialisation
dun temporisateur)
Rpond par unacquiescement
Libre laconnexion
Libre laconnexion
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Contrle du flux de donnes
selon les limites du receveur Protocoles fentre glissante
similaire la couche liaison de donnes
Typiquement, lmetteur requiertune taille mmoireau receveur
pour stocker les messages en attente dtre livrsdans lordreaux couches suprieures du receveur
7/28/2019 117207788-reseaux
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le receveur alloue de faon dynamique lmetteur lenombre de blocs mmoire disponibles ce moment
La taille de la fentre glissante est grepar le receveur cest donc le receveur qui matrise le flux de donnes
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Contrle du flux de donnes
selon les limites du rseau Un autre lment important considrer: lacapacitdu rseau
Demande aussi un mcanisme de contrle lmetteur
Ajustementdynamiquede la taille de la fentre lmetteur Taille de la fentre =c r
o cest la capacitdu rseau en TPDU / sec
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et r est le temps aller-retour (TRANS - CPU - ACK)
La capacitest mesure en comptant priodiquementle nombre de TPDUs acquiesces par unitde temps(lmetteur transmet en continu lorsquil mesure)
La couche transport sur Internet (TCP) utilise ce mcanisme
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Multiplexage des protocoles - 2COUCHE
App
Trans
Rs
TSAP
NSAP
App
Downwa
rdmultipl
exing
A
ugme
ntela
capa
cit
Plusieurs connexions
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L.D.
Phys
Les paquets de lapplication utilisentplusieurs liens diffrents
rseaux
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Couche Transport surInternet
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Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
TCP et UDP
TCP : Transmission Control Protocol service orientconnexion
- gre les ACK et temporisateurs- remet les paquetsdans lordreaux couches
suprieures sadapte aux conditions du rseau
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fiable en cas de pannes diverses
UDP : User datagram Protocol service de datagrammes non orientconnexion
essentiellement, mme service que IP
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TCPRFC 793, 1122, 1323
Lmetteur et le receveur doivent crer unsocket socket =adresse IP + numro deport+service
Uneconnexionest dfinie par lassociation dun socket surune machine et un socket sur une autre machine
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Numros de port rservs: 0-255
Numros de ports bien connus: voir RFC 170021 : FTP
23 : Telnet25 : SMTP
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TCP : un byte stream Les limites de messages ne sont pas prserves
TCP peut segmenter ou regrouper
exemple :- lmetteur transmet 4 blocs de 512 octets- le receveur peut recevoir
4 blocs de 512 octets ou
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2 blocs de 1024 octets ou1 bloc de 2048 octets ou
analogie: lecture dun fichier
la lecture, on ne peut pas dire la dimensiondes blocs utiliss lors de lcriture
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Le segment TCP32 bits
PORT SOURCE PORT DESTINATION
NUMERO DE SEQUENCE
NUMERO DACQUIESCEMENT
HLEN TAILLE DE LA FENETREURG
ACK
PSH
RS
T
SYN
FIN
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CHECKSUM POINTEUR (URG)
OPTIONS (0 ou nombre entier de mots de 32 bits)
DONNEES
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Les champs du segment TCP
PORT SOURCE : (16 bits) porte logique associe la connexion locale de la source peut tre allouexplicitement (si > 255) Adresse IP + port = TSAP unique (48 bits au total)
PORT DESTINATION : (16 bits) porte logique associe la connexion locale de la destination
NUMERO DE SEQUENCE 32 bits
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Q: ( ) Indique la position du premier octet du champs de donnes
du segment TCP dans le message (par exemple, un fichier)
NUMERO DACQUIESCEMENT : (32 bits)
Indique le numro du prochain octet attendu au rcepteur(et non le numro du dernier octet bien reu)
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Les champs du segment TCP(suite)
HLEN : (4 bits) longueur de lentte TCP (en mots de 32 bits) requis puisque le champs OPTIONS est longueur variable
--- : (6 bits) 6 bits non-utiliss (rservs pour de futures modifications qui ne se sont
jamais avres ncessaires)
URG 1 bit
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: ( ) utilisconjointement avec le champs POINTEUR (URG) ce bit est mis 1 pour signifier que des donnes doivent tre
transmises immdiatement(rappelons que TCP ne prserve pas ncessairement les divisions
entre les messages)
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Les champs du segment TCP(suite)
ACK: (1 bit) mis 1 si le champs NUMERO DACQUIESCEMENT est valide
PSH : (1 bit) indique une information urgente au receveur le receveur doit passer les donnes reues immdiatement la
couche application
RST : (1 bit)
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utilisaprs un problme majeur (ex.: crash dune machine) utilisaussi pour indiquer le refus dun segment invalide
ou dune tentative de connexion. en gnral, ce bit indique un problme majeur
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Les champs du segment TCP(suite)
SYN : (1 bit) utilislors de la connexion pour la requte (connect), on a SYN=1 et ACK=0 si on accepte (accept) on a SYN=1 et ACK=1
FIN : (1 bit) utilispour librer la connexion signifie que lmetteur na plus dinfo transmettre puisque lordre des paquets nest pas garantit sur le rseau,
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le receveur doit examiner les numros de segments(NUMERO DE SEQUENCE) pour sassurer davoir reutoute linformation de lmetteur
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
Les champs du segment TCP(suite)
TAILLE DE LA FENETRE : (16 bits) indique le nombre doctets pouvant tre transmis partir du
dernier octet acquiesc contrlpar le receveur (contrle de congestion) similaire la fentreWdans les protocoles de liaison de donnes,
sauf quici on compte les octets directement un valeur de 0 est permise; elle indique que le receveur demande
un repos en transmettant un aquiescement avec le mme numro et
l ll d l
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une valeur non-nulle de TAILLE DE LA FENETRE, le receveurpeut permettre lmetteur de transmettre nouveau
CHECKSUM : (16 bits) bits de parit(sur lentte et les donnes) somme complment--1 par mots de 16 bits
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UDPUser Datagram Protocol
Protocole non orientconnexion
Aucune connexion requise avant de transmettre des donnes
Dcrit dans RFC 768
U
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Usages:- transmission audio/video temps rel- sessions interactives courtes (1 requte / 1 rponse)- etc.
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
datagramme UDP
32 bits
PORT SOURCE PORT DESTINATION
LONGUEUR DU DATAGRAMME
DONNEES
CHECKSUM
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DONNEES
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Couche Transport surATM
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Couche Transport ATM = AAL
gestion
Contrle Usager
Couches suprieures Couches suprieures
Couche adaptation ATM (AAL)CS
SAR
Couche ATM
Convergence
sublayer
S t ti
(traitementdes messages)
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TC
PMD
Couche ATM
Couche Physique
Segmentationand
reassembly(traitementdes cellules)
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Rles de la couche AAL Isoler lusager du fonctionnement de la couche ATM
(i.e. dcoupage en cellules et rassemblage)
Offrir diffrents types de services:
- temps-rel ou non (TR/NTR)- dbit fixe ou variable (DF/DV)- orientconnexion ou non () (OC/NOC)
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temps-rel dbit orient-connexionClasse A : OUI fixe OUIClasse B : OUI variable OUIClasse C : NON variable OUIClasse D : NON variable NON
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AAL1
Protocole pour le service de classe A
Lissage du traffic (lapplication voit un dbit constant)
Nutilise PAS de protocole fentre glissante (aucun acquiescement)
Les cellules manquantes sont tout de mme rapportes lapplication indique aussi les cellules mal achemines
(numrodesquencedanschaquecellule)
7/28/2019 117207788-reseaux
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(numro de squence dans chaque cellule)
Dtection derreurs uniquement sur lentte et le num. de squence
Applications:- transmission temps-rel audio/video non compress
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AAL 2
Protocole pour le service de classe B (dbit variable)
Nutilise PAS de protocole fentre glissante (aucun acquiescement)
Dtection derreurs SUR TOUTE LA CELLULE
Le standard ninclut pas la taille des champs (no. de sq, type, etc.) rend ce standard inutilisable
7/28/2019 117207788-reseaux
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Applications possibles:- communications audio/video avec compression dbit variable
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AAL 3/4
Deux modes: service fiable, et service sans garantie
Multiplexage
exemple: plusieurs sessions sur le mme circuit virtuel les transporteurs facturentla connexion (i.e. CV)
Quatre octets de contrle pour chaque cellule en plus des 5 octets de lentte
7/28/2019 117207788-reseaux
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Permet de traiter des messagespouvant aller jusqu65535 octets la sous-couche de convergence (CS) dcoupe le message
en cellules, et ajoute 4 octets de contrle chaque cellule
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AAL 5 La raction (tardive) de lindustrie informatique
Plusieurs types de services- service fiable, avec contrle du flot de donnes
- service sans garantieles cellules avec erreurs sont1) jetes
ou 2) rapportes lapplication (avec indication de dfaut)
CommepourAAL 3/4 supporte lesmodes
Interface de choixpour TCP/IP sur ATM
7/28/2019 117207788-reseaux
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Comme pour AAL 3/4, supporte les modes- message (maximum = un datagramme de 65535 octets)- stream (ne prserve pas les limites de messages, comme TCP)
Usage dun CRC plus long (4 octets), mais sur TOUT le message Aucune information supplmentaire nest ajoute aux cellules
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Introduction Couche Physique
Couche Liaison de donnes Sous couche MAC (les rseaux locaux) Couche Rseau
CoucheTransporth li i
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Couche Transport Couche Application
Rseaux et Tlinformatique Roch Lefebvre, Prof.
La couche application
Scurit (encryptage)
Rsolution de noms: DNS
Traductions de haut niveau exemple: ASN.1 (Structure abstraite de donnes)
Applicationsmultiples: courrierlectronique recherchede
7/28/2019 117207788-reseaux
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Applications multiples: courrier lec