9 Normalisation-Ethernet VF

802.X 802.X -- EthernetEthernet

Les Réseaux Informatiques

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Rappel : Rappel : Qu'estQu'est--cece qu'unqu'unréseauréseau Local?Local?

� Un réseau local est un ensemble de moyensautonomes de calcul (micro-ordinateurs, stations de travail ou autres) reliés entre euxpour s’échanger des informations et partagerdes resources matérielles (imprimantes, espacedes resources matérielles (imprimantes, espacedisque,…) et logicielles (Programmes, base de données…). Le terme de réseau local (LAN: Local Area Network) définit un système de communication entre unités centrales sur uneétendue géographique limitée.

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Caractéristiques d’un LANCaractéristiques d’un LAN

� fonctionnent dans une région géographique limitée

� permettent à de nombreux utilisateurs d'accéder à

des médias à haut débit

� offrent aux utilisateurs le partage des accès à des � offrent aux utilisateurs le partage des accès à des

périphériques ou à des applications, l’échange de

fichiers et la communication par le biais du courrier

électronique ou d’autres applications

� interconnectent physiquement des unités

adjacentes

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POURQUOI LES RÉSEAUXPOURQUOI LES RÉSEAUX

� Pour faciliter et sécuriser le stockage ou l’échange des données d’un poste de travail à un autre, en évitant par exemple, d’utiliser des disquettes.

� L’utilisation d’un réseau facilite la maintenance du parc informatique: on peut effectuer depuis le serveur la mise à jour des logiciels.

� Avec le partage des ressources, les coûts de revient sont réduits ou limités par l’utilisation de méthodes de communication rentables : plusieurs stations de travail peuvent utiliser une même imprimante. stations de travail peuvent utiliser une même imprimante.

� Améliorer la productivité et l’interaction des employés par le partage de l’information : une base de données disponible pour tous.

� Faciliter la gestion de l’information en réduisant la duplication et en y améliorant l’accessibilité.

� Faciliter la communication entre des ordinateurs personnels et des gros ordinateurs (Mainframe) reliés entre eux par des liaisons à grande capacité.

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Le modèle OSI et le modèle IEEELe modèle OSI et le modèle IEEE

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Le modèle OSI et le modèle IEEELe modèle OSI et le modèle IEEE

Le modèle IEEE Le modèle IEEE -- Les Réseaux InformatiquesLes Réseaux Informatiques

• travaux de normalisation des réseaux locaux ont débuté en1979

• initiés par l’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

� But

adapter les couches 1 et 2 du modèle OSI (Open System

Interconnection) aux particularités des réseaux locaux

et métropolitainset métropolitains

� En février 1980, le groupe de travail a pris le nom de groupe 802(80 indiquant l’année et 2 indiquant le mois)

� But du comité IEEE 802

développer un standard permettant la transmission de

trames d’information entre deux systèmes différents via

un support partagé

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Les Réseaux Informatiques

Normes principales IEEE 802802.1 architecture générale du réseau802.2 Logical Link Control802.3 CSMA/CD Ethernet802.4 Token Bus (le bus à jeton)802.5 Token Ring (LAN IBM) (l’anneau à jeton)802.6 traite les cas des réseaux MAN (1990)802.7 et 802.8 ne sont pas des normes mais des documentstechniques fournis par le TAG (Technical Advisory Group)• aider aux bons choix technologiques

Le modèle IEEE

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• aider aux bons choix technologiques• le premier concerne l’utilisation des supports large bande le secondconcerne la fibre optique802.9 Integrated Service LAN (IsoEthernet), pour isochrone(temps réel)802.10 LAN Security (SILS : Standard for Interoperable LANSecurity)802.11 Wireless LAN ou réseau sans fils802.12 Demand Priority LAN (100VG AnyLAN)802.14 Cable TV MAN802.15 Wireless Personal Area Network (WPAN), bluetooth802.16 Fixed Broadband Wireless Access (sans fil large bande)

Les travaux ayant abouti au sein des sous comité 802.x ont donnélieu à des normes ISO de la série 8802.x (IS 8802.x)

ETHERNET

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Les Réseaux InformatiquesETHERNET

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• XEROX PARC (Palo Alto Research Center)

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Conception originale de B. Metcalfe (1976)

• PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT :l N stations sur le même supportl une station écoute avant d’émettrel si deux stations émettent simultanément, il y a collisionl une seule trame à un instant donnél toutes les stations reçoivent la trame émise

Rôle de la couche liaisonTrame

Elle assure aussi 2 fonctions décrites par les 2 sous-couches del'architecture IEEE :

�Une fonction de contrôle d'accès au support décrite dans la sous-

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�Une fonction de contrôle d'accès au support décrite dans la sous-couche MAC ( Medium Access Control) et réalisée par un coupleur,qui contrôle les transmissions sur le support, et qui gère laprocédure d'accès au support, le formatage des trames, et ladétection des erreurs.

�Une fonction de contrôle logique, décrite dans la sous-couche LLC(Logic Link Control layer) qui met en oeuvre la procédure d'échangede trames (configuration de la liaison, reprises sur erreurs, contrôlede flux …).


Format des adresses MAC ou adresse physique.

• Le constructeur reçoit une adresse dont :- les trois premiers octets sont fixés, code fabricant (Vendor Code) ou OUI

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- les trois premiers octets sont fixés, code fabricant (Vendor Code) ou OUI(Organizationally Unique Identifier)-les trois suivants étant laissés à sa libre utilisation (numéro du coupleur chez ceconstructeur)

• Ces adresses Ethernet sont alors unique dans le monde.- Les adresses étaient attribuées par le consortium (DEC, INTEL, XEROX)- C'est maintenant l'IEEE qui distribue ces adressesl 00:00:0C:XX:XX:XX Ciscol 08:00:20:XX:XX:XX Sunl 08:00:09:XX:XX:XX HP

• 224 adresses (16 777 216) par fabricant (750 fabricants en 1997)Les adresses IEEE 802.3 ou Ethernet sont codées sur 48 bits (6 octets).l Syntaxe :• 08:00:20:09:E3:D8 ou 8:0:20:9:E3:D8l Adresse Broadcast(diffusion générale: émettre vers tout le monde):FF:FF:FF:FF:FF:FFl Adresse Multicast: le premier bit d'adresse transmis est égal à 1 (le premieroctet de l'adresse est impair) :

• 09:00:2B:00:00:0F, 09:00:2B:01:00:00

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• 09:00:2B:00:00:0F, 09:00:2B:01:00:00l Adresse individuelle : comprend le premier bit transmis à 0 (premier octetd'adresse pair) :• 08:00:20:09:E3:D8 ou 00:01:23:09:E3:D5

Une adresse de station individuelle est administrée soit localement soit globalement (U/L:Universally/Localy):

l localement : adresse significative que pour le réseau sur lequel elle estconnectée; le second bit d'adresse transmis est égal à 1; les 46bits quisuivent sont choisis par l’utilisateur, et ne sont pas nécessairement lesnuméros du constructeur et du coupleurl globalement : cette adresse est dite universelle et est attribuée parl'organisme IEEE; le second bit d'adresse transmis est égal à 0.

Les Réseaux Informatiques(Parenthèse)MODES DE COMMUNICATION

Adresse pour la diffusiongénérale (broadcasting) : tousles bits à 1

Adresse correspondant à un uniquedestinataire (unicasting) : bitI/G(Individual/Group) à 0

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Adresse pour la diffusionrestreinte(multicasting:adresse degroupe) : bit I/G à 1


Notion de trame• Chaque station reçoit toutes les données: Le champ de

donnée contient le paquet de niveau LLC. Le champ est vu comme une suite de 46 à 1500 octets. Si moins de 46 octets sont fournis par la couche supérieure, le champ de donnée est complété par le PAD (séquence de bourrage)

• Emetteur d’une trame ? • Destinataire d’une trame ?

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• Destinataire d’une trame ? • Ajout d’un bordereau d’envoi

• Entête de trame• Adresse destination (6 octets)• Adresse source (6 octets)

• Notion de trame structurée

Données@ Source@ Destination

Adresses MAC


• Reconnaître le début de trame?• Synchronisation récepteur/émetteur• Nécessité d’un préambule (de niveau physique)

• Ensemble d’octets connus (dénué de toute information spécifique)

• Permet de synchroniser les horloges

Reconnaissance des trames

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• Permet de synchroniser les horloges

Données@ Source@ DestinationPréambule

7 octets


Le préambule• Réception du préambule en cours de route

•Déjà commencé (transitoires)•Depuis quand ?•Nécessité de marquer la fin du préambule

• Insertion d’un « Start Frame Delimitor »•Caractère spécial•Suit le préambule•Précède les données (permet au récepteur de savoir le début

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•Précède les données (permet au récepteur de savoir le débutde la trame (le champs significatif))

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

1 octets


Reconnaissance des trames

• Comment reconnaître la fin de trame ?

• Solutions• Longueur de trame: indique aussi si le champ de données contient un PAD, et quelle est la longueur de celui-ci (obtenue par soustraction)

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longueur de celui-ci (obtenue par soustraction) • Norme 802.3• Dans le standard ethernet pour indiquer le type de protocole de niveau 3 employé pour transporter le message

Données@ Source@ DestinationPréambule SFDLong/Type

2 octets


Le problème des erreurs• Ajout de bruit au signal

• Modifie les données• Réductible, mais inévitable

• � Ajout de redondance avant émission• Code détecteur d’erreur (CRC) (4 octets)• Recalcul à la réception• Différence � modification données• � destruction de la trame endommagée

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• � destruction de la trame endommagée• � Silence inter – trames de 9,6µs: le temps laissé entre une

chute du signal occupant le média et le début de la trame émise (ce délai correspondrait au temps d’émission de 12 octets )• Impossible de mélanger deux trames

Données@ Source@ DestinationPréambule SFD

Norme Ethernet

Type/long CRC

Les Réseaux InformatiquesMéthode d’accès: CSMA/CD

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Principe de CSMA-CD

– Je commence à émettre lorsque plus personne ne parle, et j’écoute pendant l’émission

– Si j’ai fini d’émettre et que je n’ai entendu personne, latransmission est correcte

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– Si j’ai encore des trames à émettre, j’attend au moins un temps minimal (9,6 µs: est égal au temps de transmission de 96 bits), cedélai entre deux émissions successives est appelé silence inter-trames

– Si j’entend quelqu’un pendant l’émission (= collision)


• Détection de la collision par écoute de la « porteuse »:La détection de collision au cours de la transmission se fait encomparant le message que l’on voit sur le média et celui que l’oncherche à émettre (superposition des signaux, réception au coursd’émission )

• Émission de bruit (Jam) (pour renforcer la collision) 4 octets, et cesse toute émission, en attendant quele média redevienne libre

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• Algorithme BEB (Binary Exponential BackOff) pour déterminer letemps d’attente aléatoire (pour ne pas redémarrer simultanément avecson concurent)

• tente à nouveau d’envoyer le message et boucle sur la mêmeprocédure d’émission précédente

• Réémissions : le nombre de tentatives est limité à 16Éliminer la trame à émettre des buffers aprés 16 essaisinfructueux

Le problème d’accès au support

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La sous-couche MACelle met en oeuvre le protocole CSMA/CD : elle est chargée de mettre enforme les trames de données avec détection des erreurs de transmission et degérer la liaison canal en écoutant les signaux "Carrier Sense" et "CollisionDetection" émis par la couche physique.

Transmission d'une trame :La couche MAC reçoit de la couche LLC des données à émettre; son rôleconsiste à:�ajouter préambule et SFD aux données de la couche LLC,

�ajouter le padding si nécessaire,

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�ajouter le padding si nécessaire,

�ajouter les champs adresse source, adresse destinataire, longueur desdonnées,

�calculer le CRC et l'ajouter à la trame,

�si le signal "Carrier Sense" est faux depuis au moins 9.6µs (ce silence permetde récupérer l’état de repos du média, et permet aux autres station de prendrela main), transmettre la trame bit à bit à la couche physique,

�sinon attendre que le signal "Carrier Sense" soit faux, attendre 9.6 µs ettransmettre bit à bit à la couche physique.

Réception d'une trame

La couche MAC reçoit de la couche LLC une requête de réception dedonnées:�écoute du signal "Carrier Sense",�réception des bits depuis la couche physique,�élimine le préambule, le délimiteur de début de trame (SFD),�élimine éventuellement le padding,�examine l'adresse destination dans la trame et si celle-ci inclut la station :

•reconstruit les champs de la trame adresses source et destination,longueur des données et données,

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longueur des données et données,• transmet les champs reconstruits à la couche LLC,• calcule la séquence de contrôle et indique une erreur :

�si la séquence est erronée,�si la trame n'est pas un nombre entier d'octet (misaligned),�si la trame est trop longue�si la trame est trop petite (victime de collision).

La méthode d’accès CSMA/CD

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Condition de détection de collisions • Couverture maximale d’un réseau Ethernet– Longueur maximale du lien (segment) entre 2 machines sans répéteur : 500 m– 4 répéteurs au maximum dans un réseau local– La distance entre 2 machines est donc d’au plus 2500 mètres• La norme Ethernet limite le temps maximum de propagation A/R d’une trame(Round Trip Delay) entre 2 stations à 50 µs• Une collision ne peut plus intervenir après ce délai, on dit alors que l’émetteur a acquisle canal• La norme Ethernet définit la valeur dans cette tranche canal à 51,2µs, ce quirevient à 512 bits à 10 Mbit/s soit 64 octets• Limite de détection de collision

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– À t = 0, A commence à émettre– À t = RTD / 2 - , B commence à émettre (il n’a pas encore reçu le 1er bit de A)

– Comme A ne peut détecter une collision que pendant qu’il émet, il faut qu’il émetteencore lorsque le 1er bit de B lui parvient


L’algorithme du BEB

Le BEB (Binary Exponentiel Backoff) ou encore algorithme deralentissement exponentiel, détermine le délai aléatoire d’attente avantque la station ne réessaie, aprés collision, une émission. Aprés unecollision, une station ne peut émettre qu’aprés un délai définit par

T= K . TimeSlot = K . 51,2µs

K est un nombre aléatoire entier généré par l’émetteur et compris dans

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K est un nombre aléatoire entier généré par l’émetteur et compris dansl’intervalle:

K=[0,2n - 1] avec n<=10

Où n représente le nombre de collisions successives détectées par la stationpour l’émission d’un même message (nombre de retransmissions déjà effectuées).Après 16 tentative l’émetteur abandonne l’émission

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Algorithme CSMA/CD +BEB pour l'émission

Algorithme du CSMA/CD en réception

Caractéristiques d’EthernetCaractéristiques d’Ethernet� Normes 802.3◦ 0 base 2 : câble coaxial fin◦ 10 base T, 100 base T: paires torsadées◦ 100 base FX : fibre optique

� Ethernet 10 méga bit/s◦ Longueur maximale du support= 2500 m , vitesse de

propagation= 108 m/spropagation= 108 m/s◦ Temps supposé maximal sur le réseau: Tranche canal : T = 2 * t

= 50. 10-6 s◦ Longueur minimale des trames 50. 10-6*10. 106 arrondie à 512

bits= 64 octets� Ethernet 100 Mégabit/s◦ On garde taille minimale des trames 64 octets◦ Tranche canal 5,12 microsecondes◦ Réduction de la longueur du support (250 m)

� Ethernet 1 gigabit/s existe, bientôt Ethernet 10 gigabit/s

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