Topologies de réseau

P. GUERINEAU IUT

de Cergy Dept GEII N Topologie des réeseaux 1

Les réseaux locaux utilisés dans l'entreprise

Topologie des réeseaux 2

Objectif : accéder à un ensemble de ressources et applications

distantes de quelques centaines de mètres

Poste de travailPoste de travailPoste de travail

Poste de

travail

Poste de

travail

Poste de

travail

imprimante

Serveur de

fichiersTopologie en anneau

Topologie en bus

Topologie en étoile

Poste de

travail

Serveur de

fichiers

Poste de

travail

Poste de

travail

imprimante

Token Ring

FDDI

(années 80) Ethernet et ses

évolutions (à

partir des années

90)

Première génération

Ethernet

Topologie en bus

Topologie en étoile

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Normalisation spécifique aux réseaux locaux

Topologie des réeseaux 3

L'IEEE (Institute of Electronical and Electronics Engineers) à

repris les recommandations des couches 1 et 2 pour mettre au

point un standard pour les réseaux locaux (IEEE 802.x)

OSI 1

OSI 2

Couche physique

LLC (Logical Link Control)

contrôle de la liaison de données

MAC (Medium Access Control) contrôle de l’accès au support

1

2

802.2

802.3

à

802.14

802.1

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IEEE 802.1 : L'adresse MAC

Topologie des réeseaux 4

Le but est d'identifier de manière unique un nœud dans le monde.

Cette adresse est physiquement liée au matériel utilisé

48 bits (6 octets)

"1" adressé à plusieurs nœuds simultanément (multicast)

"0" adresse universelle (format IEEE), "1" format propriétaire

22 bits 24 bits

N° du constructeur

N° de carte (unique pour le

constructeur)

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Adresses de Broadcast et Multicast

Topologie des réeseaux 5

• Broadcast ou diffusion généralisée (tous les bits sont à "1")

FF FF FF FF FF FF

Toutes les stations reconnaissent

et lisent les trames

8X

• Multicast ou diffusion restreinte (le bit de poids fort à "1")

XX XX XX XX XX

Les stations de même groupe

(qui veulent accéder à un même

service) lisent les trames

Valeur > 80

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Contrôle d'accès au support : méthode d'accès

Topologie des réeseaux 6

Afin de pouvoir communiquer les nœuds se partagent le même

support.

Des algorithmes d'accès permettent d'allouer la bande passante

du support

Accès déterministe Accès Aléatoire

Je parle pendant un

temps limité J'attend mon tour

pour parler

Tous le monde peut parler mais attend si

quelqu'un d'autre parle (est déjà en

communication) déjà

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Réseau en Anneau (Paires torsadées)

Topologie des réeseaux 7

Topologie en anneau mais

organisation du câblage en étoile

Utilisation d’une MAU

(Multi-station Access Unit) Lobe

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Passage de jeton (Round Robin)

Topologie des réeseaux 8

• Chaque station dispose

d’un temps de parole limité

• L’émission est possible à

condition que la station

soit en possession du jeton

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Méthode d'accès

Topologie des réeseaux 9

T A Attente du jeton pour

émettre

Émission d'une trame (station 5)

B

Destruction de la trame et restitution du jeton D

Restitution de la trame

avec accusé réception

C Récupération de la trame

par le destinataire

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Avantages et inconvénients du : Token Ring

Topologie des réeseaux 10

• Méthode d’accès

déterministe

• Capacité d'auto-dépannage.

• Trafic synchrone (bande

passante assurée)

• Peu sensible au bruit

extérieur grâce à un câblage

de type 1

• Débit initialement limité jusqu’à

16 Mbps

• Topologie en anneau

entraînant l ’arrêt du réseau en

cas de coupure d ’un lobe

• Défaut de Masse =

Conséquences graves

• Flexibilité réduite (LAU)

• Très coûteux

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Evolution des LAN en anneau : Réseaux FDDI

Topologie des réeseaux 11

Utilisé principalement dans les entreprises comme réseau

fédérateur (Backbone) Débit 100 Mbps => 1 Gbps

2 anneaux en

fibre optique

anneau primaire

anneau secondaire

En fonctionnement normal seul le

réseau primaire est utilisé

Le réseau secondaire est exploité en

cas de défaillance du primaire

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Gestion de la défaillance

Topologie des réeseaux 12

Lorsque le primaire est coupé, le réseau se met en "Beacon"

coupure de

l'anneau la station redirige

le flux vers le

canal secondaire

(By pass)

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Le concept des réseaux Ethernet

Topologie des réeseaux 13

Trames de données

Dépend de la version

Ethernet :

• type 1 : coax et bus,

•Type 2 : bifilaire et étoile

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Format d'une trame typique

Topologie des réeseaux 14

Synchronisation

(7) + SFD (1)

@ Mac

dest.

@ Mac

source

Longueur des données

Frame Check

Sequence

(Octets de

contrôle)

Variables

de 46 à 1500 octets

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Réseau en BUS (câble coaxial)

Topologie des réeseaux 15

Emetteur Récepteur

Toutes les stations reçoivent tout le trafic

Propagation du signal sur le bus

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Méthode d’accès en Ethernet : CSMA/CD

Topologie des réeseaux 16

• Carrier Sense – Ecouter avant d'émettre

• Multiple Access – Emettre lorsque le canal est libre

• Collision Detection – Détection des collisions

– Ré-émission après un délai géré par un algorithme d'attente

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Principe de l ’émission

Topologie des réeseaux 17

Préparation

des données

Libre ?

Départ

Emission

Non

Support libre = autorisation d'émettre

Détection de signal dans le support

= interdiction d'émettre

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Détection de collision

Topologie des réeseaux 18

Émission

d'une trame

Collision ?

Oui

Émission d'un

JAM

Nb_ré-émissions +1

>16 Délai d'attente Retour à la procédure

d ’émission du départ

Émission avortée

Oui

Émission simultanée

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Imperfections de la méthode d'accès

Topologie des réeseaux 19

Nb collisions / Nb trames

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Nombre de collisions

% d

'util

isatio

n

Réseau surchargé

Réseau inutilisable

5%

15%

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Réflexion des signaux liée à une désadaptation

Topologie des réeseaux 20

Collisions

Défaut de terminaisons

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Utilisation de terminaisons (Bouchons)

Topologie des réeseaux 21

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Avantages

Topologie des réeseaux 22

•Extension facile du réseau

Utilisation d’un prolongateur BNC/BNC

cas d’assemblage de courts segments

Utilisation d’un répéteur

permet une régénération du signal afin d’atteindre

de plus longues distances

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Inconvénient

Topologie des réeseaux 23

Un câble déconnecté met le réseau hors service

Désadaptation d'impédance

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Réseau en Etoile (Paires torsadées)

Topologie des réeseaux 24

Toutes les

stations sont

connectées à un

nœud central

Concentrateur

ou HUB

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Types de Concentrateurs (HUB)

Topologie des réeseaux 25

• Concentrateurs – régénération des signaux

uniquement

• Concentrateurs

Manageables – Opérations de filtre

configurable

– Accès à une base de

données statistique

Link Pulse (Led d'activité des ports)

TD-

TD+RD-RD+

TD-

TD+RD-RD+

Un câble droit

connecte un terminal

à un Hub

station

Un câble croisé

connecte un Hub à un

autre Hub

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Avantages

Topologie des réeseaux 26

Seul le segment défectueux

est «hors service»

Tout en gardant la même

architecture on atteint

des débits importants

(100 Mbit/s)

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Inconvénients

Topologie des réeseaux 27

• Tous les ordinateurs sont reliés en un

seul point => plus de câblage

• HUB en panne = Réseau «Hors Service»

• Remarque : si le Hub est en panne , le

diagnostic est facile !

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Première évolution du réseau Ethernet :

Fast Ethernet 100 Base T

Topologie des réeseaux 28

L'objectif est d'augmenter le débit (10 Mbps => 100

Mbps) sans modification majeure de l'existant

• Caractéristiques communes avec Ethernet – Reprise du protocole CSMA/CD

– Maintient du type de trames

– Même topologie en étoile. La topologie en BUS est abandonnée

pour l'instant

• Principales modifications – Fenêtre de collision diminuée de 51.2s à 5.12s

– Longueur maximale du réseau diminué à 200m.

– Silence inter-trames diminue également diminuée de 9.6ns à 0.96ns

– De nouvelles fonctions de management ont été ajoutées

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Plusieurs moyens pour augmenter le débit

Topologie des réeseaux 29

Utilisation des 4 paires d’un câble UTP (cat 3 ou 4)

100BASE T4 (duplex asymétrique)

- une paire réservée au sens Hub -> station (détection de collision)

- une paire réservée au sens Station -> Hub

- les 2 autres sont allouées automatiquement selon le sens de

transmission

- codage 8B/6T

Utilisation des 2 paires d’un câble UTP (cat 5) ou fibre

optique

100BASE TX (duplex symétrique), 100BASE FX - une paire réservée au sens Hub -> station (détection de collision)

- une paire réservée au sens Station -> Hub

- fréquence d’horloge de 125 Mhz

- codage 4B/5B P. GUERINEAU IUT

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Bilan des évolutions d'Ethernet

Topologie des réeseaux 30

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Bibliographie

P. GUERINEAU IUT

de Cergy Dept GEII N Topologie des réeseaux 31

L’essentiel de ce cours est tiré d’un

ouvrage de : Stéphane Serfaty,

professeur des universités, à Cergy

Pontoise