TP - Free

TP
les couches physiques

Ethernet




Limitation Ethernet
Rappel
La construction d'un réseau Ethernet est liée à plusieurs contraintes,
rappelons les contraintes principales.
Atténuation du signal (distance maximum du câble)
La distance maximale entre deux répéteurs (IRL : Inter Repeater Link)
dépend de l'atténuation du signal et donc de la qualité du support.
Voici les réseaux que l'on trouve :
· 10 Base 5 : 10 Mbps sur un gros coax avec 500 m max
· 10 Base 2 : 10 Mbps sur un coax fin avec 185 m max
· 1 Base 5 : 1 Mbps sur UTP 3 avec 250 m max
· 10 Base T : 10 Mbps sur UTP 3 avec 100 m max
· 10 Broad 36 : 10 Mbps sur un gros coax avec 1800 m max
· 10 Base F : 10 Mbps sur fibre optique (MMF) avec 2000 m max
· 100 Base TX : 100 Mbps sur 2 paires UTP 5 avec 100 m max
· 100 Base FX : 100 Mbps sur 2 fibres optiques (MMF) avec 1000 m max
· 100 Base T4 : 100 Mbps sur 4 paires UTP 3 avec 100 m max
· 1000 Base SX : 1 Gbps sur fibre optique (MMF) avec 500 m max
· 1000 Base LX : 1 Gbps sur fibre optique (SMF) avec 3000 m max
· 1000 Base CX : 1 Gbps sur 4 paires UTP5 avec 25 m max
Nombre de répéteurs maximum
Il existe une autre contrainte pour les réseaux Ethernet :
Pour du 10 Mbps, il ne faut traverser que 4 répéteurs au maximum.
Pour du 100 Mbps, il ne faut traverser que 2 répéteurs au maximum. En fait
on se permet la plupart du temps d'en traverser 4, la recommandation était
assez stricte pour qu'en pratique ça marche.
Remarque: un hub (ou un swicth) stackable, signifie que l'on peut les
empiler de manière à ce qu'ils ne représentent qu'un seul n?ud.
Quel que soit le débit, on ne doit jamais traverser plus de 2 segments
coaxiaux fins.
Configurations possibles
|Voici quelques configurations de réseaux Ethernet, pour chacune précisez|
|si cette configuration est valide, expliquez pourquoi et si elle ne |
|l'est pas donnez une solution pour qu'elle le devienne. |


correctionConfig 1 :

Config 2 :

Config 3 :

Config 4 :

Config 5 :


|Si maintenant on vous fournissait le budget pour acheter 1 switch, quel |
|hub remplaceriez vous (pourquoi) ou où l'insèreriez vous ? |


correction
|Si maintenant on vous fournissait le budget pour acheter encore 1 switch|
|supplémentaire (2 en tout), quels hubs remplaceriez vous (pourquoi) ou |
|où les insèreriez vous ? |


correctionRound Trip Delay
Rappel
Pour gérer les détections de collision on limite la taille du réseau en
fonction du temps de retournement (Round Trip Delay) de la trame minimum et
du débit. C'est à dire en fonction du temps que les stations mettent à
émettre 512 bits et du temps que met un bit pour faire l'aller retour entre
les deux points les plus éloignés du réseau : il faut pour détecter une
collision qu'avant que la station ait fini d'émettre ses 512 bits le signal
du premier bit soit arrivé au bout et que si une station du bout a émis un
bit à ce moment, il ait eu le temps de revenir. Donc, en résumé, il faut
que le temps d'émission de 512 bits soit supérieur au temps d'un aller-
retour du signal sur le réseau (Round Trip Delay).
|Sachant que la vitesse de propagation du signal est de l'ordre 2*107 m/s|
|sur de la paire torsadée et de 2*108 m/s sur de la fibre optique, |
|déterminez le diamètre maximum des réseaux suivants : |
|10baseT, 100baseTx, 1000baseCX, 10baseF, 100baseFX, 1000baseSX. |


correctionRappel détection des collisions (hub et switch)
La limitation du diamètre vis à vis du Round Trip Delay est due au simple
fait que lorsqu'on émet une trame sur un réseau Ethernet, cette trame est
diffusée sur l'ensemble du réseau et qu'une collision peut se produire à
n'importe quel moment. Lorsque l'on utilise un switch, cette limitation
s'arrêtera au switch. En effet même si un switch fonctionne en mode
répéteur par défaut, il sera toujours capable de gérer (et devra le faire)
une collision qui se produit après lui. Un switch ayant relayé une trame
devient « responsable » de cette trame. Un switch classique fonctionne en
Store and Forward , i.e. qu'il récupère complètement la trame avant de la
renvoyer, ceci prend du temps. Pour gagner ce temps certains switchs
peuvent fonctionner en mode Cut Trough, la trame est alors renvoyée dès que
l'on a décodé l'adresse destinataire. Ce mode permet effectivement une
interconnection plus rapide mais possède au moins un inconvénient majeur :
on ne pourra plus interconnecter 2 segments de débits différents.
Calcul de distance maximum
|La configuration suivante n'est pas valide. Expliquez pourquoi. Rendez |
|la valide. |


correction

|Nous allons essayer de construire un réseau, puis de le fiabiliser. |
|Une société possède 3 bâtiments : |
|Un bâtiment administratif qui contient un serveur de fichier qui stocke |
|les fichiers de tous les utilisateurs de l'entreprise, un serveur Web |
|qui offre un Intranet visible partout dans l'entreprise, un contrôleur |
|de domaine permettant l'authentification de chaque utilisateur de |
|l'entreprise. Dans ce bâtiment se trouve aussi une trentaine de PCs |
|ainsi que 2 imprimantes réseau. Ce bâtiment n'a pas d'étage. Il fait 30 |
|m sur 50 m. |
|Un bâtiment bureautique qui compte 60 PCs de bureautique répartis sur 2 |
|étages. Ce bâtiment est un carré de 40 m de côté. |
|Un bâtiment d'exploitation qui compte une centaine de PCs réparti en 2 |
|groupes à peu près égaux. Chacun de ces groupes (en plus des 3 serveurs |
|de base) utilise un serveur dédié à ce groupe présent dans ce bâtiment |
|(donc 2 serveurs). Les 100 PCs sont répartis indépendamment du groupe |
|auquel ils appartiennent dans un hangar de 120m sur 50m. |
|Ces trois bâtiments forment un triangle, il y a 40 m entre le bâtiment |
|d'administration et celui de bureautique, 125 m entre le bâtiment |
|d'administration et celui d'exploitation et enfin 110m entre celui |
|d'exploitation et celui de bureautique. |
|Les PCs fonctionnent en 100 Mbps, pour éviter des ralentissements on |
|souhaiterait que les serveurs soient raccordés en 1 Gbps. |
|1) Pour chaque bâtiment, choisissez les Hubs et Switch nécessaires et |
|dites quel type de câble vous utiliseriez. N'utilisez des switchs que si|
|cela vous semble utile, de même pour la fibre optique. |
|2) Choisissez un chemin de raccordement entre les bâtiments, le type de |
|câblage et le type de noeuds (hub ou switch) pour le raccordement. |
|3) Indiquez toutes les limitations en distance ou en débit pour chaque |
|partie de votre réseau, n'oubliez pas de tenir compte du Round Trip |
|Delay mais aussi du nombre de répéteurs et de la distance maximale avant|
|atténuation du signal. Précisez donc ( par exemple) dans ce bâtiment il |
|y aura 10 PCs à moins de X m du switch plus un Hub et 20 PCs à moins de |
|Y m de ce Hub. |


correctionSi vous avez tenu compte de toutes les limitations, le schéma
obtenu doit correspondre à une architecture physique possible, nous
reviendrons plus tard sur la fiabilisation de ce réseau.
Fiabilisation
Spanning Tree
Utilité
L'algorithme du Spanning Tree (802.1d) permet entre autre de placer des
Switchs dit de backup qui ne serviront qu'en cas de panne du réseau. Cet
algorithme va donc permettre de mettre en place des chemins secondaires
pour que le réseau ne s'arrête pas complètement en cas de panne d'une seule
partie.
Explication de l'algorithme

Soit un réseau raccordé par 5 switchs comme ci dessus. Cette configuration
est valide mais sensible aux pannes d'un câble ou d'un switch.
Si on raccorde les 5 switchs de cette manière il existera des chemins
secondaires mais des cycles de diffusion vont apparaître et perturber le
fonctionnement du réseau :

Le but du 802.1d est de déterminer un arbre de recouvrement sans Cycle.
Chaque switch a un identificateur unique Id éventuellement paramétrable par
l'administrateur.
Chaque switch au démarrage émet une trame BPDU avec son Id, si il reçoit
une BPDU avec un Id inférieur au sien, il s'arrête d'émettre ses BPDU mais
diffuse la BPDU reçue. Ce mécanisme permet d'élire un Switch Racine qui
sera la racine de l'arbre de recouvrement. Dans le paramétrage ci dessus
l'administrateur, en choisissant les Id, précise qu'il souhaite que le
switch 2 soit racine, si il ne fonctionne pas alors que ce soit le switch 5
et sinon peu importe.
En fonctionnement normal on aura donc le switch 2 comme switch racine de
l'arbre de recouvrement.
Dans les BPDU, en plus de l'Id il y a inscrit un coût. Ce coût est soit
simplement le nombre de switchs traversés, soit 1000 divisé par le débit de
la ligne empruntée, soit un coût paramétré par port du switch.
Prenons ici le cas du coût en fonction du débit de la ligne. Le switch 5
recevra des BPDU en provenance du switch racine de trois manières
différentes :
1) directement avec un coût de 100
2) par le switch 3 avec un coût de 10 + 10
3) par le switch 1 et 4 avec un coût de 10 + 100 + 10
Il choisira donc que le chemin le plus court vers le switch racine sera par
le switch 3, il fermera ses 2 autres ports (vers le switch 2 et 4) et les
considèrera comme des ports de backup (en cas d'égalité de coût). C'est à
dire qu'il continuera à écouter sur ces ports mais n'enverra rien dans
cette direction.
Chaque switch fera la même chose, ce qui nou