chapitre 10. Réseaux couches basses

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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Chapitre 12
Chapitre 12
Couches Basses des Réseaux
NB: Certaines parties de ce chapitre ont été empruntées à d'autres auteurs, en particulier :
M. Syska, Peterson&Davie, A. Tanenbaum.
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Définitions des Métriques
Définitions des Métriques
Bande passante (
Bande passante (bandwidth = bandwidth = largeur de bande largeur de bande): ):
ligne téléphonique :
ligne téléphonique : plage plage 300 - 3300 Hz 300 - 3300 Hz
bande passante de 3000 Hz
bande passante de 3000 Hz
Ethernet 100 Mbps
Ethernet 100 Mbps
Débit (
Débit (throughput throughput): ):
Performances
Performances utiles utiles
Mesurées depuis l’application (la
Mesurées depuis l’application (la
Après déduction du
Après déduction du surcoût surcoût ( (overhead) overhead) lié aux protocoles lié aux protocoles
Principalement du à l'ajout d'en-têtes/en-queues
Principalement du à l'ajout d'en-têtes/en-queues
Ex: ADSL BP=608 Kbps => débit = 512 Kbps
Ex: ADSL BP=608 Kbps => débit = 512 Kbps
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Paramètres de Performance
Paramètres de Performance
Bande Passante
Bande Passante
Exprimée en Mbps
Exprimée en Mbps
10 Mbps : 10 Millions de bits chaque seconde ou
10 Mbps : 10 Millions de bits chaque seconde ou
10 Mbps : 1 bit chaque 0.1 microseconde (
10 Mbps : 1 bit chaque 0.1 microseconde (µ µs) s)
1
(a)
1
(b)
1 Mbps : largeur de 1 µs
2 Mbps : largeur de 0.5 µs
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Paramètres de Performance
Paramètres de Performance
Latence :
Latence : délai minimum de transmission délai minimum de transmission
Dans le cas d'un message de taille minimale
Dans le cas d'un message de taille minimale
Pb: aller-simple difficile à mesurer
Pb: aller-simple difficile à mesurer
problème de synchro des horloges entre source et destination
problème de synchro des horloges entre source et destination
En pratique, on mesure l'aller-retour (RTT =
En pratique, on mesure l'aller-retour (RTT = round-trip-time round-trip-time) )
Commande « ping »
Commande « ping »
Composantes de la latence
Composantes de la latence
permittivité du conducteur
permittivité du conducteur
Mesure la vitesse de propagation (cuivre ~ 2E8 m/s)
Mesure la vitesse de propagation (cuivre ~ 2E8 m/s)
Temps pour transmettre une unité de donnée
Temps pour transmettre une unité de donnée
Fonction de la taille du paquet et de la bande passante
Fonction de la taille du paquet et de la bande passante
Délais induits par les files d'attente
Délais induits par les files d'attente
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux

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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Paramètres de Performance
Paramètres de Performance
Gigue (
Gigue (jitter jitter) introduite par le réseau ) introduite par le réseau
Network
Interpacket gap
Packet
source
Packet
sink
1234 1234
Gigue = écart de latence
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Problèmes Visés dans les Couches Basses
Problèmes Visés dans les Couches Basses
Transformation des signaux en bits
Transformation des signaux en bits
Codage des bits de façon compréhensible par les
Codage des bits de façon compréhensible par les
participants à la communication
participants à la communication
Transformation des bits en trames
Transformation des bits en trames
Trame (
Trame (frame) = message frame) = message de bas niveau de bas niveau
Pourquoi des messages ?
Pourquoi des messages ?
Identifier la source, la destination, ...
Identifier la source, la destination, ...
Pb: délimiter le début et la fin d'un message
Pb: délimiter le début et la fin d'un message
Détection d’erreurs
Détection d’erreurs
Communication sans erreur (apparente)
Communication sans erreur (apparente)
Medium Access Control : #hosts > 2
Medium Access Control : #hosts > 2
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Modèle de Noeud
Modèle de Noeud
I/O bus
(Vers le réseau)
CPU
Mémoire
bornée
Adaptateur
réseau
Cache
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Modèle de Lien
Modèle de Lien
Médium:
Médium:
Paire croisée
Paire croisée
Câble coaxial
Câble coaxial
Fibre optique
Fibre optique
Air
Air
Signal
Signal
Ondes électromagnétiques
Ondes électromagnétiques
Vitesse de la lumière
Vitesse de la lumière
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux

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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Spectre Eléctromagnétique
Spectre Eléctromagnétique
Radio Infrarouge UVMicro-ondes
f(Hz)
FM
Coax
Satellite
TV
AM Microondes Terrestres
Fibres optiques
Rayon X
100
1041051061071081091010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
1021061081010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 104
Gamma
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Modems
Modems
Modulateurs-Démodulateurs
Modulateurs-Démodulateurs
Signal binaire
Modulation d'Amplitude
Modulation de Fréquence
Modulation de Phase
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Tanenbaum)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Nombreuses Formes de Modulation...
Nombreuses Formes de Modulation...
On peut combiner simultanément
On peut combiner simultanément
Différents « niveaux » de changement de phase
Différents « niveaux » de changement de phase
Différents « niveaux » de changement d'amplitude
Différents « niveaux » de changement d'amplitude
QPSK QAM16 QAM64
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Tanenbaum)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Codages Pour Conserver la Synchronisation
Codages Pour Conserver la Synchronisation
Problème (NRZ) : synchronisation du recepteur avec (les
Problème (NRZ) : synchronisation du recepteur avec (les
changements de) le signal ?
changements de) le signal ?
Lors des changement d'état (0/1 ou 1/0)
Lors des changement d'état (0/1 ou 1/0)
Pb en cas de longue séquence uniforme
Pb en cas de longue séquence uniforme
Solution : combiner avec un signal d'horloge
Solution : combiner avec un signal d'horloge
NRZI : '1' = on change, '0' on ne change pas
NRZI : '1' = on change, '0' on ne change pas
Manchester : XOR du signal avec l'horloge
Manchester : XOR du signal avec l'horloge
Mais bit rate = ½ baud rate
Mais bit rate = ½ baud rate
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux

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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Codages NRZ, NRZI, Manchester
Codages NRZ, NRZI, Manchester
Bits
NRZ
Clock
Manchester
NRZI
0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Codage 4B/5B
Codage 4B/5B
Que gagne-t-on en passant de NRZ à NRZI ?
Que gagne-t-on en passant de NRZ à NRZI ?
L'assurance de provoquer un changement à chaque fois
L'assurance de provoquer un changement à chaque fois
qu'on transmet « 1 »
qu'on transmet « 1 »
Pour resynchroniser, il suffit de se forcer à envoyer des 1 de
Pour resynchroniser, il suffit de se forcer à envoyer des 1 de
temps en temps
temps en temps
Avec NRZ, pour resynchroniser de temps en temps, il faut
Avec NRZ, pour resynchroniser de temps en temps, il faut
se souvenir de ce qu'on a envoyé...
se souvenir de ce qu'on a envoyé...
Codage 4B/5B
Codage 4B/5B
On « gaspille » 1 bit supplémentaire tous les 4 bits
On « gaspille » 1 bit supplémentaire tous les 4 bits
Table de conversion : les 16 valeurs possibles sur 4 bits
Table de conversion : les 16 valeurs possibles sur 4 bits
sont transformées en valeurs sur 5 bits
sont transformées en valeurs sur 5 bits
Propriété du codage :
Propriété du codage :
Pas plus de 1 ‘0’ devant et de 2 ‘0’ derrière
Pas plus de 1 ‘0’ devant et de 2 ‘0’ derrière
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Codage 4B/5B
Codage 4B/5B
Table de Conversion
Table de Conversion
Et après codage 4B/5B : transmission NRZI...
Et après codage 4B/5B : transmission NRZI...
0000
0000 11110 11110
0001
0001 01001 01001
0010
0010 10100 10100
0011
0011 10101 10101
0100
0100 01010 01010
0101
0101 01011 01011
0110
0110 01110 01110
0111
0111 01111 01111
1000
1000 10010 10010
1001
1001 10011 10011
1010
1010 10110 10110
1011
1011 10111 10111
1100
1100 11010 11010
1101
1101 11011 11011
1110
1110 11100 11100
1111
1111 11101 11101
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Trames
Trames
L'échange des bits se fait par paquets : les trames
L'échange des bits se fait par paquets : les trames
Trames
Bits
Noeud A Noeud B
Adaptateur Adaptateur
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)

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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Protocoles Orientés Octets
Protocoles Orientés Octets
BISYNC : Binary Synchronous Communication IBM 60’s
BISYNC : Binary Synchronous Communication IBM 60’s
Approche type sentinelle : Approche type sentinelle :
Début : SYN (8 bits)
Début : SYN (8 bits)
Sentinelles : SOH = Start Of Header
Sentinelles : SOH = Start Of Header
STX = Start Of Text
STX = Start Of Text
ETX = End OF Text
ETX = End OF Text
Problème : le caractère ETX peut être dans le texte
Problème : le caractère ETX peut être dans le texte
On le protège (escape) par un DLE (data-link escape)
On le protège (escape) par un DLE (data-link escape)
Header Body
8 8 8 8 168
CRC
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Protocoles Orientés Octets
Protocoles Orientés Octets
PPP : modem
PPP : modem
Approche type sentinelle :
Approche type sentinelle :
Payload : 1500 octets par défaut
Payload : 1500 octets par défaut
Plusieurs tailles de champs peuvent être négociées
Plusieurs tailles de champs peuvent être négociées
Par LCP (Link Control Protocol)
Par LCP (Link Control Protocol)
ProtocolControlAddressFlag Payload
88 81616
8
FlagChecksum
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Protocoles Orientés Octets
Protocoles Orientés Octets
DDCMP : Digital Data Communication Message Protocol
DDCMP : Digital Data Communication Message Protocol
DECNET
DECNET
Approche comptage d’octets : Approche comptage d’octets :
au lieu de détecter la fin de la trame
au lieu de détecter la fin de la trame
on compte le nombre d’octets et
on compte le nombre d’octets et
on l’écrit dans la trame avant le
on l’écrit dans la trame avant le body body
Problème en cas d’erreur sur le champ Count :
Problème en cas d’erreur sur le champ Count :
Erreur de trame
Erreur de trame
Header Body
8 8 4214 16
8
CRCCount
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)
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Olivier Dalle Intro. Réseaux et programmation sockets
Protocoles Orientés Bits
Protocoles Orientés Bits
SDLC Synchronous Data Link Control (IBM)
SDLC Synchronous Data Link Control (IBM)
HDLC High-Level Data Link Control (OSI)
HDLC High-Level Data Link Control (OSI)
Header Body
8 16 16 8
CRC
Beginning
sequence Ending sequence
Début et fin étiquetés 01111110
Séquence envoyée tout le temps : même si le lien est idle
Escape bit : bit stuffing
Émetteur : si on envoie 5 ‘1’ alors on insère un ‘0’ avant le bit suivant
Récepteur : si on reçoit 5 ‘1’ alors :
le bit suivant vaut ‘0’ : on l’enlève (stuffed)
le bit suivant vaut ‘1’ : fin de trame ou erreur
si le bit suivant vaut ‘0’ alors : fin de trame
si le bit suivant vaut ‘1’ alors : erreur, attendre la prochaine
trame (01111110)
Chapitre 12 : Couches Basses des Réseaux
(fig. Peterson&Davie)