Les Rseaux Informatiques Couche Liaison Protocole Ethernet Laurent

Les Réseaux Informatiques Couche Liaison Protocole Ethernet Laurent JEANPIERRE 2005 - 2006 Département Informatique

Information préalable l Ce cours est disponible sur le wiki l En général un peu avant le CM l …Parfois un peu après… http: //www. iutc 3. unicaen. fr/c 3/. . . …/Laurent. Jeanpierre Département Informatique 2

Contenu du cours Rappels / Historique l Notion de trame réseau l l l Adressage Début/Fin de trame Gestion des erreurs Le cas Ethernet Acquisition du canal l Temps de réponse/réactivité l Conclusion l Département Informatique 3

Rôle de la couche Liaison l Couche liaison de données l l Allocation du canal Données Trame l l l Adressage physique l l Trame bits couche 1 Couche 1 bits trame Qui est concerné ? Gestion des erreurs l l Détection ? Correction ? LLC MAC Couche Physique Département Informatique 4

Historique d’Ethernet l 1980 : Première version « Blue Book » Digital, Intel, et Xerox l 10 Mbit/s l Bus en 10 Base 5 l l 1982 : Seconde version l 1985 : Norme IEEE 802. 3 l 1993 : Norme IEEE 802. 3 u l 100 Mbit/s Département Informatique 5

Objectifs du protocole l Liaison de données à 10 Mbit/s l Faible coût l Réseau égalitaire Pas de priorité l Pas de censure l l Erreur l souhaitée < 1. 10 -8 < 1 bit faux pour 100 000 bits envoyés Département Informatique 6

Principes de fonctionnement l Topologie en bus, Pas de boucle l Communication en bande de base Pas de modulation Simplicité l 1 baud = 1 bit/s l l Transfert par diffusion passive Circulation autonome des données l Chaque station reçoit toutes les données l l Pas de trames simultanées Département Informatique 7

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Notion de trame l Chaque station reçoit toutes les données Emetteur d’une trame ? l Destinataire d’une trame ? l l Ajout d’un bordereau d’envoi Entête de trame l Adresse destination l Adresse source l l Notion de trame structurée Département Informatique 9

Trame de données @ Destination @ Source Données Adresses MAC Département Informatique 10

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Reconnaissance des trames l Reconnaître l Pas de données, pas de signal ? l l le début de trame ? Présence de signaux transitoires Synchronisation récepteur/émetteur l Nécessité d’un préambule Ensemble d’octets connus l Permet de synchroniser les horloges l Ne transmet pas d’information perte non gênante l Département Informatique 12

Trame de données Préambule @ Destination @ Source Département Informatique Données 13

Le préambule l Réception du préambule en cours de route l l Déjà commencé (transitoires) Depuis quand ? Nécessité de marquer la fin du préambule Insertion d’un « Start Frame Delimitor » l l l Caractère spécial Suit le préambule Précède les données Département Informatique 14

Trame de données Préambule SFD @ Destination @ Source Département Informatique Données 15

Reconnaissance des trames (2) l Comment l reconnaître la fin de trame ? Plus de données ? Selon le code utilisé, pas toujours possible l Présence de signaux transitoires l l Solutions l Marqueur de fin l l SONET / SDH Longueur de trame l Norme 802. 3 Département Informatique 16

Trame de données Norme 802. 3 Préambule SFD @ Destination @ Source Long Données Norme Ethernet Préambule SFD @ Destination @ Source Type Données Département Informatique 17

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Le problème des erreurs l Ajout de bruit au signal l Ajout de redondance avant émission l l l Modifie les données Réductible, mais inévitable Code détecteur d’erreur (CRC) Recalcul à la réception Différence modification données destruction de la trame endommagée Silence inter – trames de 9, 6 ms l Impossible de mélanger deux trames Département Informatique 19

Trame de données Norme 802. 3 Préambule SFD @ Destination @ Source Long Données CRC Norme Ethernet Préambule SFD @ Destination @ Source Type Département Informatique 20

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Le cas Ethernet l Codage Manchester l Préambule : 7 octets 1010 = AAh l Donnée régulière synchronisation des horloges l l Start Frame Delimitor : 1 octet 10101011 = ABh l Fin du préambule, début des données l Département Informatique 22

Le cas Ethernet (2) Informations Département Informatique 23

Adresses MAC l Norme 802. 3 l 6 octets 3 octets constructeur l 3 octets numéro de série l l l 1 l adresse UNIQUE au monde Adresse de Broadcast (diffusion) FF-FF-FF-FF Département Informatique 24

Trame de données Norme 802. 3 Préambule SFD @ Destination @ Source Long 7 octets 1 6 6 Données 2 CRC 4 Norme Ethernet Préambule SFD @ Destination @ Source Type Département Informatique Données CRC 25

Bilan La couche 3 envoie un paquet de données l La couche LLC crée une trame avec l l l Adresse Destination Adresse Source Type/Longueur des données La couche MAC l l l Calcule le CRC Ajoute Préambule, SFD et CRC à la trame Envoie à la couche physique Département Informatique 26

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Acquisition du canal l Le problème : Chaque machine peut utiliser le canal l Pas d’arbitre donnant la parole l Comment ne pas parler simultanément ? l l La solution Ethernet/802. 3 CSMA : Carrier Sensing Multiple Access l « Conversation civilisée » l On n’interrompt pas une communication l On écoute, on attend la fin, et on enchaîne l Département Informatique 28

Collision, vous avez dit collision ? DTE 1 DTE 2 l Collision ! l DTE 2 voit la collision l DTE 1 ne voit rien ! Département Informatique 29

Comment faire ? l Méthode CSMA / CD CSMA with Collision Detection l Chaque station vérifie son message l l Si collision Arrêt d’émission l Attente aléatoire l Ré-émission l Département Informatique 30

Collision inaperçue l Dans l’exemple: DTE 2 voit la collision l DTE 1 ne voit rien l DTE 2 ré-émet sa trame, puisque collision l DTE 1 en reçoit une deuxième copie !!! l l Eviter les collisions discrètes Eviter les trames trop courtes l Limiter la longueur du réseau l Département Informatique 31

La solution Ethernet l La l norme impose : Round-Trip-Delay < 50 ms. A 10 Mbit/s, 50 ms 62, 5 octets l >64 octets Détection de collision garantie l l 1 trame contient au moins 72 octets 26 octets de protocole l 46 octets de données minimum l Si moins de 46 octets à envoyer : l l l Padding (ajout d’octets de bourrage) Ex : requête ARP = 28 octets + 18 padding Département Informatique 32

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Temps de réponse l Les applications interactives : Un utilisateur transfère de gros fichiers l Un autre utilisateur effectue un « telnet » . l Chaque touche est envoyée au serveur l Le serveur renvoie une réponse (écho à l’écran) l Une trame sur le réseau à chaque instant ! l Il faut attendre son tour ! l l Inacceptable Département Informatique 34

Le MTU l La norme IP impose : Maximum Transfer Unit octets par paquets. l Le MTU dépend du réseau l Internet ≥ 576 octets l Ethernet = 1500 octets l SLIP = 296 octets l l Définition l d’un « MTU de chemin » Le minimum des MTU de chaque segment traversé Département Informatique 35

Trame de données finale Norme 802. 3 Préambule SFD @ Destination @ Source Long 7 octets 1 6 6 2 Données CRC 46 1500 4 Données CRC Norme Ethernet Préambule SFD @ Destination @ Source Type Département Informatique 36

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802. 3 Vs Ethernet l Les deux protocoles sont compatibles l Adresses aux mêmes endroits l « type » Ethernet NON COMPATIBLE longueur de trame 802. 3 Confusion impossible 0800 h : Datagramme IP (2048 octets) l 0806 h : Protocole ARP (2054 octets) l 8035 h : Protocole RARP (>32 Ko) l Département Informatique 38

Services de couche 1 utilisés l Transmission en bande de base l La couche physique offre des services : Envoi d’un bit l Réception d’un bit l Canal libre ? l Collision ? l Département Informatique 39

Evolution vers 100 Mbit/s et + Round-Trip-Delay est réduit à 5 ms l Problèmes : l Le Mélange de stations de vitesses différentes l Plus débit augmente, plus efficacité diminue l Augmenter le MTU l Ethernet : MTU=1500 l IPv 4 supporte les MTU<=64 K l Jumbo Frames : MTU=9000 l Décembre 95 : IPv 6, Jumbograms > 64 K l Département Informatique 40

Quelques Références sur le Web l RFCs l l Cours de l’UREC (CNRS) l l cb. iutbeziers. univ-montp 2. fr/Cb/Cours/Reseaux/ NETS : l l www. institut-copernic. com/cours/réseau/ IUT Bezier : l l www. urec. cnrs. fr/cours/ Institut Copernic : l l www. rfc-editor. org www. scd. ucar. edu/nets/presentations/ INFOCOM : l infocom. cqu. edu. au/Courses/2002/T 3/COIT 13146/Ressources/… …/Lectures Département Informatique 41