2 Physique Liaison
2 Physique Liaison
2 Physique Liaison
Couche physique :
Se charge de la transmission des bits à l'état brut sur le canal de communication.
Objectif de conception : s'assurer qu'un bit à 1 envoyé sur une extrémité arrive aussi à 1 de l'autre coté, et non à 0
Concerne le voltage pour représenter les états 0 et 1, la durée d'un bit, la possibilité de transmission dans les deux
sens en même temps, l'établissement initial d'une connexion et sa libération lorsque les deux extrémités ont fini, le
nombre de broche d'un connecteur et leur rôle, ...
Il est important d'éviter qu'un récepteur lent soit submergé de données par un émetteur rapide.
=> utiliser des mécanismes de régulation pour que l'émetteur connaisse la quantité d'espace disponible dans le
tampon du récepteur.
=> intégration de mécanisme de contrôle de flux et de gestion des erreurs
Difficulté supplémentaire dans les réseau à diffusion : contrôler l'accès au canal partagé !
— C'est la sous-couche d'accès au média qui gère ce problème
36
Modèle OSI (2/4)
Couche réseau :
Contrôle le fonctionnement du sous-réseau.
Objectif : déterminer comment les paquets sont routés de la source vers la destination.
— Statiquement avec des tables câblées dans le réseau et rarement modifiées
— Dynamiquement au début du dialogue pour la session ou pour chaque paquet selon la charge actuelle du réseau
Elle doit aussi régler tous les problèmes de qualité de service (délais, temps de transit, gigue, ...)
=> causé par exemple par des congestions (trop de paquets en même temps sur le sous-réseau)
Elle doit aussi gérer les problèmes concernant l'adressage (qui peut être différent entre le réseau d'origine et celui
de destination), la taille des paquets (paquets trop grands), les protocoles différents, ...
Sur un réseau à diffusion le problème du routage est simple => peu ou pas de couche réseau
Couche transport :
Objectif : Accepter des données de la couche supérieure, de les diviser en unités plus petites si nécessaire, de les
transmettre à la couche réseau et de s'assurer qu'elles arrivent correctement à l'autre bout.
remet les messages ou les octets dans l'ordre dans lequel ils ont été envoyés
— Il existe aussi la remise de messages isolés sans garantie de l'ordre d'arrivée ou la diffusion de messages à
— La gestion du jeton (empêchant deux participants de tenter la même opération critique au même moment)
— La synchronisation (gestion de points de reprise permettant aux longues transmissions de reprendre là où elles en
Couche présentation :
Elle s'intéresse à la syntaxe et à la sémantique des informations transmises.
Objectif : permettre la communication entre ordinateurs travaillant avec différents représentations de données
=> définition de structures d'encodage standard.
Couche application :
Elle contient une variété de protocoles qui sont utiles aux utilisateurs :
— HTTP => protocole du World Wide Web
— ...
38
Modèle OSI (4/4)
39
Modèle OSI illustré
40
Modèle TCP/IP
Développé par le DoD (Department of Defense)
Objectifs :
— maintenir la disponibilité du système même en cas de panne de sous-réseaux
— Permettre divers types d'applications (transfert de fichiers, transmission de la parole en temps réel, ...)
Couche internet :
Choix : un réseau à commutation de paquet fondé sur une couche d'interconnexion de réseaux sans connexion.
Ici le terme internet = inter-réseau
Cette couche permet aux hôtes d'introduire des paquets sur n'importe quel réseau et fait en sorte qu'ils soient
acheminés indépendamment les uns des autres vers leur destination. Si les paquets arrivent dans le désordre les
couches supérieures se chargeront de les réordonner si cela fait partie des exigences de livraison.
seront probablement traitées par un ou plusieurs centres de transit internationaux, mais cela reste transparent
pour les utilisateurs, qui n'ont pas non plus à se préoccuper du fait que chaque pays (c'est à dire chaque réseau)
dispose de ses propres timbres, formats d'enveloppes et règles de distribution.
La couche internet définit un format de paquet officiel et un protocole nommé IP (Internet Protocol). Son rôle étant
d'acheminer les paquets IP jusqu'à leur destination, elle s'occupe donc principalement du routage et de l'évitement
des congestions.
n'importe quel hôte de l'interréseau d'un flot d'octets émis par une machine. Il fragmente le flot d'octets entrant
en messages qu'il passe à la couche internet. À l'arrivée, le processus TCP destinataire réassemble les messages
reçus en flot de sortie (pour la couche application). TCP assure aussi un contrôle de flux.
— UDP (User Datagram Protocol) : protocole non fiable sans connexion qui permet d'assurer elles-mêmes le
séquencement et le contrôle de flux plutôt que de faire appel à TCP. Il est utilisé largement par les applications
de type demande-réponse dans des environnements client-serveur et pour celles pour lesquelles le plus important
est d'avoir des données à temps comme la transmission de son ou de l'image.
Couche application :
Pas de couche session et de couche de présentation dans ce modèle.
De toute façon la plupart des applications ne les utilisent pas.
Elle contient de nombreux protocoles de haut niveau : Telnet (protocole de terminal virtuel), FTP, DNS (Domain
Name System) pour associer des noms d'hôtes aux adresses de réseau, ...
Couche hôte-réseau :
Grand vide pas vraiment défini.
L'hôte doit pouvoir se connecter au réseau en utilisant un protocole pour pouvoir envoyer des paquets.
42
Modèle TCP/IP (vs OSI)
43
Suite du plan du cours
44
Couche physique
45
Bande passante
La bande passante d'une voie de transmission est l'intervalle de fréquence sur lequel le signal ne subit pas un
affaiblissement supérieur à une certaine valeur (généralement 3db, car 3décibel correspondent à un affaiblissement
du signal de 50%).
46
Support de transmission guidés : la transmission filaire (1/2)
Support magnétique :
Bande magnétique, DVD, etc.
— Exemple : les sauvegardes d'une banque => réseau pas assez puissant et cher
Paire torsadée
Deux fils de cuivre isolés d'une épaisseur d'environ 1mm enroulés l'un sur l'autre de façon hélicoïdale pour réduire
les radiations électromagnétiques perturbatrices.
=> les ondes rayonnées par chaque torsade s'annulent
Pas besoin d'amplification sur plusieurs kilomètres
=> au delà des répéteurs sont nécessaires
Utilisation : quand une connexion immédiate est requise.
— Exemple : le système téléphonique
La bande passante dépend de l'épaisseur du câble et de la distance à parcourir => plusieurs Mbit/s sur quelques km
— Débits 56kbit/s à 1 Gbit/s (ligne optique moderne) => facteur de 125/décennie et réduction du taux d'erreurs de
Principe :
— Une source de lumière, le support de transmission et le détecteur de lumière
— Par convention
la présence de lumière = 1
son absence = 0
— Conversion optique/électrique aux deux extrémités
de réfraction
=> fibre multimode et fibre monomode (guide d'ondes)
Avantages :
Économique et parfois seule solution possible (exemple Hawaï)
Spectre électromagnétique :
Lorsque des électrons sont en mouvement, ils créent des ondes électromagnétiques qui peuvent se propager dans
l'espace (même dans le vide) => principe de l'antenne.
Identifiées et prévues par James Clerk Maxwell en 1865 et observées par Heinrich Hertz en 1887.
Le nombre d'oscillations par seconde d'une onde et appelée fréquence, f, et se mesure en Hertz
La distance entre deux maxima (ou minima) d'une onde est appelée longueur d'onde, λ.
Dans le vide toutes les ondes se propagent à la même vitesse, la vitesse de la lumière, c, de 300 000 km/s.
Dans le cuivre ou la fibre optique la vitesse est de 2/3 de celle dans le vide et dépend légèrement de la fréquence
Dans le vide : λ * f = c
Transmission de micro-ondes
Après 100 MHz les ondes se propagent pratiquement en ligne droite et peuvent être étroitement concentrées.
Ces ondes ne traversent pas les murs.
Utilisation : téléphonie mobile, diffusion TV, etc.
Le spectre est très encombré.
Bande ISM (Industrial, Scientific, Medical)
— WiFi, Bluetooth
— mais il est moins rapide : 56 kbit/s contre 1 Gbit/s avec un LAN => facteur de 20000 (1000 à 2000 avec l'ADSL)
Desserte locale au moyen de paire de fils de cuivre torsadés : de 1 à 10 km. Aussi appelée boucle locale.
Toutes les boucles locales du monde = 1000 fois la distance terre-lune.
80% de la valeur du capital d'AT&T était sa boucle locale.
Le FAI (ISP = Internet Service Provider) à l'autre extrémité de la liaison dispose de modems pour faire la
conversion inverse (analogique -> numérique). Le FAI1 gère autant de connexion qu'il a de modems.
Maintenant on utilise une ligne numérique directement comme le FAI2.
=> moins de bruit => plus de débit
54
Modem (Modulateur-démodulateur)
Pour résoudre les difficultés associées à la transmission de signaux numériques sur les lignes téléphoniques, on
recourt aux signaux analogiques.
On introduit un signal sinusoïdal : la porteuse
(entre 1000 et 2000Hz)
On module pour représenter le 0 et le 1 :
— Modulation d'amplitude (AM)
QPSK QAM-16 QAM-64 V32 pour 9600 bit/s V.32bis pour 14400 bit/s 55
DSL
Les opérateurs téléphoniques tentent de concurrencer les câblo-pérateurs et les sociétés de communication via
satellite en proposant des services large bande. Ils doivent coexister avec le téléphone.
A noter :
Ces installations nécessitent l'intervention d'un technicien
58
Couche liaison de données
59
Le contrôle de flux
Lorsqu'un émetteur émet systématiquement plus de trames que le récepteur ne peut en accepter, il se pose un
problème.
— quand l'émetteur est sur un ordinateur rapide (ou peu chargé)
— quand le récepteur est sur une machine lente (ou très chargé)
données sans exploiter de retour d'information (jamais utilisé dans la couche liaison de données)
60
Détection et correction d'erreurs
Selon leur nature les supports de transmission sont sujet à l'apparition d'erreurs dans les messages
transportés
Elles peuvent intervenir par rafales ou de façon isolés (dépend de la nature du support)
=> il faut donc mettre en place des mécanismes pour détecter ces erreurs, voir les corriger
— code correcteur d'erreurs : inclure dans les blocs de données suffisamment de redondance pour que le
permettre au récepteur de trouver le bloc d'origine, au lieu de se baser sur la retransmission, qui peut également
être erronée
— Celui-ci est choisi de façon que le nombre de bits 1 dans le mot de code soit pair (ou impair).
— exemple : pour envoyer 1011010 en parité paire, on ajoute un bit à la fin pour obtenir 10110100. En parité
61
PPP (le protocole point-à-point)
L'essentiel de l'architecture de l'Internet repose sur des liaisons louées point-à-point.
— par exemple entre les routeurs de différents backbones (LAN fédérateur d'un FAI).
On retrouve les connections point-à-point pour les millions d'utilisateurs qui accèdent à l'internet en utilisant
les liaisons téléphoniques et des modems.
62
Ethernet (1/3)
Protocole utilisé dans les réseaux à diffusion (LAN)
1970 : ALOHANET
Dans un archipel hawaïen ne disposant pas d'un système téléphonique Norman Abramson tente de relier à
l'ordinateur central de l'université (Honolulu) des utilisateurs d'îles éloignées.
— impossible de tirer des câbles (trop cher)
Chaque terminal disposait d'un dispositif radio à 2 fréquences : une montante (vers l'ordinateur central) et une
descendante.
Quand un utilisateur voulait contacter le central il transmettait simplement le paquet de données sur le canal
montant. Si personne ne transmettait en même temps le paquet était acheminé vers sa destination et acquitté
par voie descendante. Lorsque un conflit se produisait, il n'y avait pas d'acquittement et le terminal essayer
d'émettre à nouveau.
Il ne pouvait pas y avoir de collision sur le canal descendant car seule l'ordinateur central émettait.
Le système fonctionnait assez bien lorsqu'il y avait de faible fréquentation
— Bob Metcalfe après son doctorat à Harvard va travailler avec Abramson pendant les vacances puis il est
embauché au centre de recherches de Palo Alto (PARC) de Xerox. Il conçoit un système pour les ordinateurs
personnels basé sur ALOHANET et le nomme Ethernet (éther luminifère). Il fonde 3Com (plus de 100 millions
de cartes vendues)
La trame Ethernet :
63
Ethernet (2/3)
La transmission de l'information
A veut communiquer avec B :
— elle transmet en (1) son message sur le bus de transmission ;
A B
1 2 2
Bus de transmission
2
2 2
64
Ethernet (3/3)
Comment se passe la communication dans un réseau à diffusion ?
CSMA/CD
— Carrier Sense (Détection de porteuse);
65
L'adressage dans Ethernet
Chaque carte réseau possède une adresse matérielle appelée adresse MAC (Medium Access Control).
Cette adresse est unique par rapport à toutes les cartes réseaux existantes !
Syntaxe : 08:22:EF:E3:D0:FF
Avantage : impossible de trouver deux fois la même adresse dans un même réseau.
66
Bilan : adressage du réseau et communication avec une machine distante
Nous avons vu que :
pour pouvoir communiquer avec une machine distante celle-ci doit avoir une adresse
On sait que :
Ethernet est déployé partout ou presque.
chaque machine possède une adresse MAC via sa carte réseau
Ethernet fonctionne par diffusion
Problème 1 :
Dans des gros réseaux on ne peut pas diffuser un message sur la totalité car il y aurait beaucoup trop de collisions
et il serait impossible d'utiliser le réseau.
Solution 1 :
Il faudrait faire du point à point entre le sous réseau de la machine source et celui de la machine cible.
Problème 2 :
Ethernet ne permet pas de localiser une machine dans un sous-réseau.
— L'adresse MAC ne donne aucune information sur la localisation d'une machine
Solution 2 :
Mettre une couche supplémentaire pour assurer le routage point à point (c'est le travail de la couche réseau) puis
diffuser une fois le sous réseau atteint.