11

Chapitre 3 : Normalisation des LAN : IEE802

22

► Le modèle OSI est orienté réseau maillé► La couche physique : Caractéristiques physique

du support de communication. Communication point à point► La couche liaison : Gestion de la connexion, détection et

correction d'erreurs

Réseaux locaux et modèle OSI

33

Problématiques des réseaux locaux par rapport au modèle OSI Comment relier plusieurs utilisateurs (hosts) avec des débits

raisonnables (de 10Mbps à 10 Gbps) Multiplexage fréquentiel ou temporel ou statistique n'est pas

toujours adaptés Comment gérer l'accès à un support de communication

commun. – Possibilité de diffusion peut-être désirable.

La couche liaison doit au moins : Identifier les équipements sur un support partagé et gérer l'accès au support (droit de parole)

Réseaux locaux et modèle OSI

44

Réseaux locaux et modèle OSI

La solution vient de la normalisation IEEE 802

55

LLCLLC

MACMAC

PMDPMDPMIPMI

LiaisonLiaison

PhysiquePhysique

Réseaux locaux et modèle OSI

La solution vient de la normalisation IEEE 802

LLC : Logical Link ControlMAC : Medium Access ControlPMI : Physical Medium IndependantPMD : Physical Medium Dependant

HDLC LAPB X25, ...datagramme avec/sans acquitement

CSMA/CD, CSMA/CA, ...Token Ring, DQDB FDDI

CSMA/CD, CSMA/CA, ...Token Ring, DQDB FDDI

BNCHubsTranceivers

BNCHubsTranceivers

Paires torsadées,Câbles coaxiauxFibre optique

Paires torsadées,Câbles coaxiauxFibre optique

66

Norme : « donnée de référence résultant d’un choix collectif raisonné, en vue de servir de base d’entente pour la solution de problèmes répétitifs ».

La norme précise les définitions relatives au :• produits ou services,• aux caractéristiques de qualité,• aux méthodes d’essais, etc.

Norme :• établie par des spécialistes ,• soumise pour observation aux milieux concernés,• adoptée par vote• publiée de façon à être accessible à tous.

Normalisation

77

• ISO : International Organization for Standardization. Organisation internationale non gouvernementale. Domaine très vaste. Plus de 90 pays en sont membres en ayant une filiale nationale(AFNOR en Fr)

• IEEE : Institute of Electronic and Electricity Engineers. L'IEEE s'est efforcé de normaliser depuis 1979 les réseaux locaux. Exemples de norme : 802.1 GESTION DE RESEAU , 802.2 LIENLOGIQUE (LLC) , 802.3 RESEAU CSMA/CD

• IRTC (Internet Research Task Force) IETF (Internet Engineering Task Force)

Normalisation

88

Normalisation des LANs : IEEE 802

Le IEEE 802 est un comité de l'IEEE qui décrit une famille de normes relatives au réseaux locaux et réseaux métropolitains.

Plus spécifiquement, les normes IEEE 802 sont limités aux réseaux utilisant des paquets de tailles variables contrairement aux réseaux dans lesquels les données sont transmises dans des cellules de taillefixe et généralement courtes.

Les services et les spécifications décrits par l'IEEE 802 se réfèrent aux deux couches inférieures du modèle OSI.

Dans les faits, l'IEEE 802 découpe la couche liaison en deux sous-couches appelées Logical Link Control (LLC) et Media Access Control (MAC)

99

Normalisation des LANs : IEEE 802

1010

Normalisation des LANs : IEEE 802 IEEE 802.1 : Gestion des réseaux locaux, VLAN, authentification,

IEEE 802.2 : Distinction entre couche LLC et MAC

IEEE 802.3 : Couche média CSMA/CD Ethernet

IEEE 802.4 : Couche média CSMA/CA Token Bus et AppleTalk (dissous)

IEEE 802.5 : Couche média Token Ring (IBM)

IEEE 802.6 : Groupe de conseils sur les réseaux à grande distance MAN (DQDB ) (dissous)

IEEE 802.7 : Groupe de conseils sur les réseaux à large bande (dissous)

IEEE 802.8 : Groupe de conseils sur les réseaux sur fibre optique (dissous)

IEEE 802.9 : Réseaux à intégration de services comme RNIS (dissous)

IEEE 802.10 : Interopérabilité de la sécurité des LAN/MAN (dissous)

IEEE 802.11 : Réseaux sans fil : infrarouge, ASFI...

1111

Normalisation des LANs : IEEE 802 IEEE 802.12 : Réseaux locaux utilisant le mécanisme de demande de priorité

(Demand Priority LAN, 100VG ou AnyLAN)

IEEE 802.13 : non utilisé

IEEE 802.14 : Réseaux et modems câble TV (dissous)

IEEE 802.15 : Réseaux privés sans fil (WPAN) comme Bluetooth

IEEE 802.16 : Réseaux sans fil à large bande BWAN (exemple le Wi-Max)

IEEE 802.17 : Réseaux de fibres optiques en anneau (RPR)

IEEE 802.18 : Groupe de conseils pour la normalisation des communicationsradioélectriques

IEEE 802.19 : Groupe de conseils sur la cohabitation avec les autres standards

IEEE 802.20 : Accès sans fil à bande large

IEEE 802.21 : Transfert automatique des liaisons indépendamment du média

IEEE 802.22 : Réseaux régionaux sans fil

1212

Normalisation des LANs : IEEE 802 802.1 : Architecture générale

le modèle architectural en couche format des adresses techniques d’interconnexion des réseaux par pontage

802.2 : Logical Link Control

relativement indépendante des équipements physiques gestion du transfert de données types de services :

Type 1 : non connecté, sans acquittement. Type 2 : connecté avec acquittement (exemple HDLC). Type 3 : non connecté avec acquittement

1313

Normalisation des LANs : IEEE 802 802.3 : Standard d'Ethernet

802.3 considère les couches MAC et physique Débit : 10 Mbps à 10Gbps Support :

Câbles coaxial Paire torsadée Fibre optique

Méthodes d'accès : CSMA/CD, half-duplex, full-duplex

1414

Normalisation des LANs : IEEE 802 802.3 : Différence avec Ethernet

802.3 considère la couche MAC et physique

Niveau trame : sens différents pour le champ Longueur/type, longueur maximale d'une trame : 1518 (Ethernet) 1522 (IEEE)

1515

Adressage IEEE 802 Les protocoles de niveau 2 doivent fonctionner sans configuration

les configurations permettent d’optimiser le fonctionnement du réseau.

L’adresse doit être unique sur le réseau local. Les utilisateurs doivent aussi pouvoir connecter leurs

équipements sur n’importe quel réseau. Pour assurer l’unicité sur le réseau local, l’unicité des adresses

sera mondiale (Aucun risque de conflit) Une adresse est divisée en 2 parties :

Une partie vendeur, achetée à l’IEEE et garantie unique Une partie identificateur, que chaque fabriquant garanti unique

Adressage identique quelque soit le protocole (Ethernet, WiFi,...) facilite l’interconnexion des réseaux

1616

Adressage IEEE 802 B8=0 : @ individuelle

B8=1 : @ de groupe

B7=0 : @ Universelle. Administration globale des adresses

B7=1 : @ Locale. Administration des adresses propres aux réseaux

1717

Adressage IEEE 802 Trois familles d’adresses :

point-à-point : désigne un seul équipement sur le réseau. diffusion généralisée (broadcast) désigne tous les équipements

sur le réseau (FF-FF-FF-FF-FF-FF). diffusion restreinte (multicast) désigne un sous-ensemble

d’équipements (premier bit de l’adresse à 1).Block MAC (hex) Vendeur Utilisation

00-00-0CCarte de réseau

00-03-47 Intel Corporation Intel Corporation

00-80-C2 Protocoles Standard

00-00-5E

CISCO SYSTEMS, INC.CISCO SYSTEMS

IEEE 802.1 COMMITTEE IEEE 802.1 COMMITTEE802.1 Chair

USC INFORMATION SCIENCES INST USC INFORMATION SCIENCES INST INTERNET ASS'NED NOS.AUTHORITY

Reserevé à l'IANA pour des besoins spécif iue et comme adressage multicast

1818

Adressage IEEE 802

Rappel sur les Classes d'adressage IP Classe A : 0-------.--------.--------.-------- ex : 10.1.14.1 /8 (1-126) Classe B : 10------.--------.--------.-------- ex : 128.1.2.3 /16 (128-191) Classe C : 110-----.--------.--------.-------- ex: 193.50.193.1 /24 (192-223) Classe D : 1110----.--------.--------.-------- (224.0.0.0 – 239.255.255.255) Classe E : 1111----.--------.--------.-------- (240.0.0.0 – 255.255.255.254)

Envoi d'un Paquet IP multicast sur un LAN

Problème: Quelle adresse MAC utiliser? Solution : utiliser les adresses multicast MAC de l'IANA

(Internet Assigned Numbers Authority)

1919

Adressage IEEE 802 Envoi d'un Paquet IP multicast sur un LAN

Principe de construction de l'adresse MAC d'un Paquet IP multicast(ou mappage IP sur MAC) Partie constructeur :

01-00-5E multicast de l'IANA Partie série :

On prends les 23bits de poids faible de l'adresse IP multicast On ajoute devant un bit à zéro

2020

Protocole IEEE 802.3 • CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

– Carrier Sense : Détection de la Porteuse. Un équipement doit écouter le média avant de transmettre. S'il détecte qu'un autre équipement émet, il attend un temps donné avant de retenter. En absence de trafic, il transmet tout en écoutant. A la fin, l'équipement retourne à l'écoute.

– Multiple Access : Accès Multiple. Chaque équipement ayant àtout instant la possibilité de débuter une transmission de manière autonome. Il arrive que deux équipements émettent en même temps et une collision dans ce cas se produit.

– Collision Detection : Détection de Collision. Lors d'une collision, l'équipement arrête l'envoi de son paquet et tentera plus tard. Il attend pendant un délai aléatoire avant de réémettre. Pour ne pas saturer le réseau, après un certain nombre d'essais infructueux, le paquet est éliminé.

2121

Protocole IEEE 802.3 • CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

– Jam Signal : Signal de Bourrage. Lorsqu'une collision se produit, les équipements émetteurs envoient un signal de bourrage (trame de taille entre 32 et 48 bit) pour notifier aux autres équipements la collision. Dans ce cas, l'algorithme de retransmission est mise en service

2222

Protocole IEEE 802.3 • CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

– Binary Exponential Backoff (BEB) : Algorithme de retransmission aléatoire

Oblige les équipements à arrêter la transmission pendant un temps aléatoire qui permet au signal de bourrage à se propager. A la fin de ce délai, les équipements se mettent Dans le mode "listening before transmit". Un temps de retransmission aléatoire garantit que les équipements impliqués dans la collision ne réémettent pas leur paquets au même moment (pas d’autre collisioncollision). De plus, cette attente permet aux autres équipements de prendre la parole entre temps.

2323

Protocole IEEE 802.3 • CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

2424

Protocole IEEE 802.3 • CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

Algorithme de retransmission : Binary Exponential Backoff (BEB)

• Lors de la première collision, chaque station choisie un délai d'attente de retransmission entre 0 et 1 slot de temps.

• Lors de la deuxième collision, chaque station choisie un délai aléatoire entre les quatre slot : 0, 1, 2, 3

• Lors de la troisième collision, chaque station choisie un délai aléatoire entre 0 et (23 – 1) slot, soit entre 0 à 7 slot.

• Lors de la nième collision (entre la quatrième et la quinzième collision), chaque station choisie un délai aléatoire entre 0 et (2n – 1) slot,

• La retransmission est stoppée après la 16ème tentative.

2525

Protocole IEEE 802.3 • CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

– Binary exponential back-off algorithm :

Démo avec Packet Tracer

2626

Protocole IEEE 802.3 • CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

– Domain de collision : Ensemble des équipements atteignables par les trames émises par l'un des équipements.

– Domaine de broadcast : Ensemble des équipements atteignables par les trames dont l'adresse MAC destination est une adresse de broadcast

– Hub/répéteur : équipement de niveau 1 qui dupliquent le signal

• Augmentent considérablement le domaine de collision

• CSMA/CD est prévu pour gérer des domaines de collision limités (dégradation des performances pour un domaine large)

– Switch : équipement de niveau 2 qui duplique les trames broadcast

• Diminution du domaine de collision mais aucun effet sur le domaine de broadcast

2727

Protocole IEEE 802.3 • CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

Domaine de collision et domaine de broadcast : Hub et Switch

2828

Protocole IEEE 802.3 • CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

Domaine de collision et domaine de broadcast : Hub, Switch et Routeur

2929

Protocole IEEE 802.3 • Format d'une trame Ethenet

– Préambule : permet la synchronisation : 1010101010• Codage Manchester

– Start of frame : 1010101011

– Length/type : • Si la valeur est inférieur à 600 hex, alors la taille exacte du champ donnée

(802.2 Header and Data) • Sinon, le numéro du protocole de la couche supérieure à qui la trame est

destinée (exemple: 08 00 IP, 08 06 ARP)– Frame Check Sequence (FCS) : code de contrôle d'erreurs

3030

Protocole IEEE 802.3 • Temps relatif à Ethernet

– Temps d'émission « t »temps que met une station pour émettre une trame = taille trame /(débit)

– Temps slot « T »temps que met une pulsation électronique pour atteindre la station la plus éloignée du réseau (temps aller-retour).

– Relation entre « t » et « T »Pour détecter une collision : t doit être supérieur T

– Taille minimale d'une trameEthernet 10Mbps, taille minimale d'une trame = 64octets = 10Mbps x T.

3131

Protocole IEEE 802.3 • Temps relatif à Ethernet

– Latency (Latence)

temps de propagation sur le média + Temps de traitement par les équipements intermédiaire (Hub, Switch)

– Interframe Spacing (espace inter-trame)

3232

Protocole IEEE 802.3 • Mise en œuvre de CSMA/CD

CSMA/CD est mis en œuvre dans

– topologie en bus– pour émuler un bus avec un Hub– avec un commutateur et un équipement Half-duplex (auto-

négociation)

CSMA/CD n’est pas mis en œuvre dans le cas d’un Switch connecté àun équipement terminal full-duplex :

– suppression des contraintes de câblage– augmentation des débits– problème de contrôle de flux