Chapitre 3

Chapitre 3 : Normalisation des
LAN : IEE802
1
Réseaux locaux et modèle OSI
►
►
►
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
2
Réseaux locaux et modèle OSI

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)
3
Réseaux locaux et modèle OSI

La solution vient de la normalisation IEEE 802
4
Réseaux locaux et modèle OSI

La solution vient de la normalisation IEEE 802
HDLC
LAPB X25, ...
datagramme avec/sans acquitement
CSMA/CD, CSMA/CA, ...
Token Ring,
DQDB FDDI
BNC
Hubs
Tranceivers
Paires torsadées,
Câbles coaxiaux
Fibre optique
LLC
MAC
PMI
PMD
Liaison
Physique
LLC : Logical Link Control
MAC : Medium Access Control
PMI : Physical Medium Independant
PMD : Physical Medium Dependant
5
Normalisation
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.
6
Normalisation
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 LIEN
LOGIQUE (LLC) , 802.3 RESEAU CSMA/CD
•
•
IRTC (Internet Research Task Force)
IETF (Internet Engineering Task Force)
7
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 taille
fixe 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)

8
Normalisation des LANs : IEEE 802
9
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...
10
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 communications
radioélectriques

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
11
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
12
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
13
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)

14
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
15
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
16
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)
00-00-0C
Vendeur
CISCO SYSTEMS, INC.
CISCO SYSTEMS
00-03-47
Intel Corporation Intel Corporation
00-80-C2
IEEE 802.1 COMMITTEE IEEE
802.1 COMMITTEE
802.1 Chair
00-00-5E
USC INFORMATION SCIENCES
INST USC INFORMATION
SCIENCES INST INTERNET
ASS'NED NOS.AUTHORITY
Utilisation
Carte de réseau
Protocoles Standard
Reserevé à l'IANA
pour des besoins
spécif iue et comme
adressage multicast
17
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)
18
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

19
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 à
tout 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.
20
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
21
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 collision).
collision
De plus, cette attente permet aux autres équipements de
prendre la parole entre temps.
22
Protocole IEEE 802.3
• CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
23
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.
24
Protocole IEEE 802.3
• CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
– Binary exponential back-off algorithm :
Démo avec Packet Tracer
25
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
26
Protocole IEEE 802.3
• CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
Domaine de collision et domaine de broadcast : Hub et Switch
27
Protocole IEEE 802.3
• CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
Domaine de collision et domaine de broadcast : Hub, Switch et Routeur
28
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
29
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 trame
Ethernet 10Mbps, taille minimale d'une trame = 64octets = 10Mbps x T.
30
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)
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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 (autonégociation)
CSMA/CD n’est pas mis en œuvre dans le cas d’un Switch connecté à
un équipement terminal full-duplex :
– suppression des contraintes de câblage
– augmentation des débits
– problème de contrôle de flux
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