LAN - IEEE 802 – Tome5
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CHAPITRE 5 – Tome5 LAN - IEEE 802 Domaine de diffusion Equipements d’Interconnexion LAN 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 1 PLAN Domaine de diffusion d’un LAN Equipements d’interconnexion LAN Répéteur (niveau 1) Pont (niveau 2) Commutateur ou Switch Ethernet Principe générale sur l’interconnexion des réseaux 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 2 Domaine de diffusion d’un LAN Un nœud pour être raccordé à un réseau local Doit être équipé d’un adaptateur réseau Domaine de diffusion d’un réseau local se compose de Segments physiques + Equipement d’interconnexion de type répéteur Signal émis dans le domaine de diffusion Est transmis tel quel à tous les nœuds de ce domaine Pour sortir du domaine Le signal doit traverser un équipement d’interconnexion de type Pont Ou Routeur Ou Passerelle 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 3 Domaine de diffusion d ’un LAN Domaine de diffusion Segment pour Ethernet ou anneau pour Token -Ring Domaine de collision Une trame générée sur ce segment ... Pont/ Commutateur par validation Répéteur/ Commutateur à la volée Répéteur Routeur ou Pont Domaine de circulation du jeton … sera transmise telle que sur cet autre segment … mais ne traversera pas le pont ou le routeur 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 4 Répéteur (Niveau 1) Terminologie X200 niveau 1 = Couche physique élémentaire n'isole pas les différents segments entre eux transparent aux protocoles supérieurs Modèle OSI 4à7 3 -Réseau 2 - Liaison 1 - Physique répéteur 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 5 Répéteur (Niveau 1) Fonction Régénération du signal signal amplifié puis retransmis Conversion (éventuellement) du signal Ex : jonction entre un câble coaxial et une fibre optique - répéteur convertit le signal électrique en signal optique Rôle Étendre la couverture géographique d’un réseau local Par juxtaposition de plusieurs segments de câble - pour construire un même réseau ou - pour utiliser des supports différents (TP vers FO) 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 6 Répéteur (Niveau 1) : Répéteur Ethernet Équipement pour réseau local IEEE 802.3 Concentrateur (ou étoile), Multi-répéteur, HUB Se connecte comme une station - format fixe : 8, 16, 24, 32 ports - format châssis pouvant contenir X cartes (carte de 8,16,24 ports) Peut être - «empilables» (un seul domaine de collision) - «cascadables» (plusieurs domaines de collisions) 10Base2 Fibre optique 10Base5 (AUI) Hub 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 10BaseT 7 Répéteur (Niveau 1) : Répéteur Ethernet Mode de fonctionnement Fonctionne au niveau du bit ne travaille pas sur la trame Ne procède à aucun filtrage - ne diminue pas la charge du réseau - on peut intégrer un agent SNMP (gestion du réseau) Détecte les collisions et les propage (jam) Remet en forme les signaux électriques (mixage de différents média) paire torsadée, AUI, Thin ethernet, fibre optique Répéteur/adaptateur (UNICOM) Hub multi Protocole (3com) Mini hubs (Hewleet Packard) 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 8 Répéteur (Niveau 1) : Répéteur Token-Ring Équipement pour réseau local IEEE 802.5 Concentrateur MAU (Multi-stations Access Unit) Permet le raccordement en étoile de plusieurs stations : 4, 8 ou 16 possède la fonction de déconnexion d’une station Peut être cascadé (ports Ring-in et Ring-out) Coffret de raccordement constitue lui-même un anneau et raccorde les station Port MAU Ring-In (RI) Ring-Out (RO) Station 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 9 Pont (Niveau 2) Terminologie X200 niveau 2 = Couche liaison de données Couches MAC identiques ou semblables Couches LLC identiques transparent aux protocoles supérieurs (niveau 3 à 7) Modèle OSI 4à7 3 -Réseau 2 - Liaison 1 - Physique pont répéteur 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 10 Pont (Niveau 2) Raccordé à chaque réseau local par un adaptateur Dispose d’une adresse MAC par réseau local raccordé Fonction Filtre et Répète Lit l'adresse MAC de la trame reçue sur un de ses adaptateurs réseaux En fonction de la table de routage : 2 possibilités - Retransmettre la trame sur un ou tous les autres adaptateurs réseaux - Abandonner la trame Comprend généralement un agent SNMP Rôle Augmenter la distance maximum entre deux stations Diminuer la charge du réseau Isoler le trafic entre les réseaux raccordés Interconnecter des réseaux de vitesse ou de protocoles d’accès différents Existe des ponts multi-protocoles : 802.3 + 802.4 + 802.5 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 11 Pont (Niveau 2) Mode de fonctionnement Fonctionne généralement par "auto-apprentissage" Les trames A<-->B ne sont pas transmises sur le segment 2 Les trames C<-->D ne sont pas transmises sur le segment 1 La distance entre A et D est en théorie illimitée - segments en cascade (contrainte de Round Trip Delay contournée) Les collisions sont filtrées Segment 1 B A Pont D C Segment 2 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 12 Pont (Niveau 2) Pont normalisé IEEE : IEEE 802.1d & 802.1g Traduit les primitives du réseau A en primitives de réseau B Ne sait pas traduire : - les mécanismes de contrôle de congestion (cas de débit différent) - ou de fragmentation (cas de longueur PDU différents) Principe de fonctionnement Possède autant de sous-couche MAC que de réseaux qui lui sont rattachés - 1 adresse MAC par port - chaque sous-couche MAC se comporte conformément à son protocole de référence 4 catégories de ponts Pont simple Pont Source Routing (SR) Pont Source Routing Transparent (SRT) Pont Transparent (TB) 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 13 Pont (Niveau 2) Pont simple Routage selon une table statique ou par diffusion les trames reçues sur un port sont retransmises sur les autres ports sauf si émetteur et le récepteur sont sur le même port Source Routing (SR) Informations de routage sont mis dans la trame par l'émetteur Station source obtient les informations de routage - au moment de l'établissement de la connexion - ou par apprentissage Utilisation : réseau Token-Ring Source Routing Transparent (SRT) Informations de routage peuvent exister Dans une table au niveau du pont ou dans la trame MAC Priorité aux informations de routage contenues dans la trame Utilisation : Interconnexion de réseau Ethernet et Token Ring 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 14 Pont (Niveau 2) Pont transparent (TB) Routage selon une table dynamique apprentissage dynamique des adresses sources Gère et maintient les informations de routage en communiquant avec tous les autres ponts Utilisation : réseau Ethernet Mécanisme d'apprentissage dynamique Toute adresse source de trame reçue est comparée avec les données de la table de routage Un temporisateur est associé à chaque donnée de la table de routage - Pour éviter la saturation de la table et élimine des données obsolètes - Pour ajouter ou enlever des équipements sans avoir à reconfigurer les ponts 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 15 Pont (Niveau 2) Pont transparent (suite) Mécanisme d'apprentissage dynamique Exemple : Port1 Port1 Port2 Port2 Ethernet C Pont1 A D E Pont2 T.R 1 F T.R 2 B Port1 Port2 Port1 A B C D E F A B C D 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 Port2 E F 16 Pont (Niveau 2) Pont transparent (suite) Choix de chemin multiples : Cas de topologie réseau complexe et maillée Une station peut être accessible par plusieurs chemins (segments) Algorithme d'apprentissage peut entraîner des duplications de la trame Solution : Algorithme de l'arbre couvrant minimal - « Spanning Tree » : Normalisé IEEE 802.1d T.R 1 Pont Pont T.R 1 Pont Pont T.R 2 Pont Pont Pont T.R 2 Pont Pont 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 Pont 17 Pont (Niveau 2) Algorithme Spanning Tree Garantit l’unicité du chemin entre deux nœuds Mais induit un trafic non négligeable entre les ponts Basé sur la théorie des graphes Ensemble des réseaux vu comme un graphe valué - chaque réseau joue le rôle d'un noeud - chaque pont est représenté par un arc du graphe R1 B1 B1 R1 R2 R2 B3 B2 B2 R3 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 B3 R3 18 Pont (Niveau 2) Algorithme Spanning Tree (suite) Fonction de calcul d'un coût minimal définit l'arbre recouvrant Coût d'un arc représente le nombre total de ponts sur le chemin entre 2 stations quelconques - S'il existe plusieurs chemins entre ces 2 stations coût de l'arc : • chemin comprenant le moins de ponts soit le coût minimal Connaissance en permanence de la topologie du réseau Les ponts échangent entre eux et en permanence des informations dites Unités particulières appelées Bridge-PDU - Unités qui permettent la reconstruction de l'arbre (changement de topologie) après: • une défaillance d'un réseau ou • d'un pont 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 19 Commutateur ou Switch Ethernet Commutateur ou Switch Ethernet Utilisation : réseau Ethernet Segments Ethernet à 10/100/1000 Mbps (paire torsadée) Full duplex (pas de détection de collision) Routage selon une table dynamique Mécanisme identique à celui du pont transparent (TB) Principales différences avec le Pont Transparant Au niveau du segment physique - 1 segment de 10/100/1000 Mbps à chaque port • - chaque segment est indépendant des autres segment liaisons simultanées à 10/100/1000 Mbps entre couple de ports Au niveau du port - port est rattaché à 1 station ou à 1 cencentrateur classique (Hub, pont) - Tous les ports sont dans le même espace d ’adressage Dispose d’une seule adresse MAC 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 20 Commutateur ou Switch Ethernet Principe de la commutation Technique de commutation à la volée ou « On the Fly » ou « Cut Through » Dès que l ’@ destination est lue, elle est transmise vers le port de destination avant même qu’elle soit entièrement reçue sur le port source. Temps de latence faible mais retransmission de collision et trames erronées Technique par validation ou « Store and Fowward » ou « Buffered » Stocker en mémoire la trame entière pour la traiter et de la router Technique « Adaptative Cut Through » Intègre les 2 techniques précédentes : Fonctionne de base en « On the Fly » Si détection de trop de trames en erreur, bascule en « Store and Forward » Echanges simultanés : •A (port 1) <--> B (port 2) • C (port 3) <--> D (port 4) •Echange non commuté : •A (port 1) <--> E (port 1) 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 21 Principe générale sur l ’interconnexion des réseaux Problématique Accéder à des ressources extérieures à un LAN Hétérogénéité des protocoles réseaux Solution Equipement d’interconnexion réalise la jonction entre 2 réseaux Terme générique : “PASSERELLE” Equipement d’interconnexion pour Convertir des services ou des protocoles Résoudre les problèmes de routage entre les réseaux 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 22 Principe générale sur l ’interconnexion des réseaux Comment définir le niveau d'interconnexion ? Méthodologie générale Représenter les architectures des réseaux à interconnecter selon la structuration en couches du modèle OSI Comparer chacune de ces architectures, afin d'identifier les différences de services et de protocole Système A Ensemble homogène Système B Niveau d’interconnexion Couche (N+1) Protocole identique Couche (N+1) Frontière Couche (N) Ptotocole 1 Protocole 2 Couche (N) Protocoles différents Couche (1) Couche (1) 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 23 Principe générale sur l ’interconnexion des réseaux Comment définir le niveau d'interconnexion ? La différence trouvée est entre le niveau (N) et (N+1) L'interconnexion se réalise donc au niveau (N+1) - premier niveau commun entre les 2 architectures des systèmes A et B L'architecture générique de l'équipement d'interconnexion comprend les protocoles des couches 1 à (N) pour chacun des systèmes A et B Et le protocole commun du niveau (N+1) Trois techniques d’interconnexion Conversion de services ou Concaténation de services techniques simple à mettre en œuvre Conversion de protocoles technique complexe à mettre en œuvre Encapsulation 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 24 Principe générale sur l ’interconnexion des réseaux Conversion de services ou Concaténation de services Ex: MAC différentes Conversion de services Niveaux inférieurs des réseaux sont différents mais compatibles Traduire les primitives du réseau A en primitives de réseau B Concaténation de services Protocoles du niveau d'interconnexion sont identiques mais utilisent des contextes différents (valeurs de paramètres différents) Traduire les mécanismes de contrôle congestion (cas de débit différent) ou de fragmentation (cas de longueurs de PDU différentes) du réseau A en mécanismes du réseau B Conversion de protocole Travailler au niveau des unités de données PDU Convertir toutes les PDU du protocole A en PDU du protocole B 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 25 Principe générale sur l’interconnexion des réseaux Encapsulation Introduire un protocole supplémentaire dédié à l'interconnexion Encapsuler à chaque unité de donnée à émettre «Désencapsuler» chaque unité de donnée reçue Inconvénient majeur Introduit un niveau de protocole supplémentaire et spécifique Equipements classés en fonction du niveau d'interconnexion Recommandation X200 : 4 classes Niveau physique : Répéteur Niveau liaison : Pont Niveau réseau : Routeur Niveau 4 à 7 : Passerelle Remarque par rapport au modèle OSI Seul le niveau réseau est le niveau d'interconnexion - Il est le premier à prendre en charge l'adressage global 5 - LAN - IEEE 802 – Tome5 26