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La commutation LAN
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Ethernet ?
Ethernet DIX et IEEE 802.3Spécification de LAN à 10 Mbps sur câble coaxial, UTP ou fibre optique
Ethernet 100Mbps ou Fast-Ethernet ou IEEE 802.3u
Spécification de LAN à 100Mbps
Ethernet (DIX)
10Base2
10Base5
10BaseT
100BaseTX
100BaseFX
100BaseT4
10BaseF
80
2.3
CouchePhysique
MAC
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Les composants d'un réseau Ethernet
DTE (Data Terminal Equipement)Désigne soit la source, soit la destination des trames de données
DCE (Data Communication Equipement)Dispositifs intermédiaires qui reçoivent et transmettent les trames
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La topologie
L'interconnexion point-à-pointEntre un DTE et un DTEEntre un DTE et un DCEEntre un DCE et un autre DCE
L'interconnexion en busUtilisé par le 10Base5 et 10Base2 (câble coaxial)
L'interconnexion en étoileAu centre du réseau se trouve un répéteur multiport (hub ou concentrateur) ou un commutateur (switch)Dans une connexion en étoile, toutes les connexions sont des liaisons point-à-point
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Comment câbler ?
Réseau le plus rapide entre les équipements d'interconnexion (entre DCE) et les liaisons avec les serveurs (DTE serveur, DCE)Des réseaux moins rapide pour relier les stations de travail au DCEAinsi, on évite les goulots d'étranglements vers les serveurs
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La commutation LAN
Le matériel d'interconnexion
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Les répéteurs
Répéteurs de Classe IRépètent les signaux entre segments de « types » différents
Exemple :100 Base TX et 100 Base T4100 Base FX et 100 Base T4
Un seul répéteur dans un même domaine de collisionRépéteurs de Classe II
Relient les segments utilisant le même type de signalExemple :
100 Base TX et 100 Base TX100 Base FX et 100 Base FX
Deux répéteurs maximum dans un même domaine de collision
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Les concentrateurs
Aussi appelé hubSont de simple répéteur multi-portFonctionne en half-duplex car ont besoin de détecter les collisions. En full-duplex, le circuit de bouclage (ou circuit de détection des collisions) est désactivéChaque port se partage le débit maximum offert
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Les commutateurs (1)
Accroissement important des besoins en débutsÉvolution des applicationsNouveaux servicesHabitudes des utilisateursAugmentation du parc informatique
Problèmes à résoudre sur les LANsChargeCollisionBroadcasts
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Les commutateurs (2)
Réponses par les technologies classiquesPontsRouteursPont-routeurs
Réponses par les « nouvelles technologies »Commutateurs LANATMEthernet haut débitLes réseaux virtuels
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Les commutateurs – Fonctionnement
Fonctionnement type « ponts »Processeurs spécialisésPorts avec bande passante « dédiées » et non partagéeCommutation port à port parallèles entre elles
3 fonctions majeuresApprentissage des adressestransmission/filtrage des paquetsÉvitement des boucles
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Apprentissage des adresses
Apprend les adresses et opère comme un pont transparentInitialement, la table MAC est videTransmission vers tous les ports, sauf celui d'origineA chaque passage d'une trame, apprentissage de l'adresse correspondant à la machine expéditriceA chaque fois que l'adresse MAC de la destination n'est pas dans la table MAC, le switch inonde le réseau
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Transmission et filtrage des adresses
A chaque trame reçu par le switch, l'adresse MAC de destination est recherché dans sa table MACSi elle est présente, elle est expédiée au port correspondantSinon, inondation du réseau
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Élimination des boucles
Si les boucles permettent de résoudre des problèmes de défaillances, elles engendre
des inondations sans fin de trame de diffusiondes copies de trames non-broadcast qui vont parvenir sur la station destinationrisque de perturber la table d'adresse MAC
Solution : utilisation de Spanning Tree
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Les modes de transmission des trames
La commutation s'opère essentiellement selon 3 modesStore-and-forwardCut-throughFragment-free
Évaluation des performances : la latenceC'est le temps mis entre le premier bit entrant et le dernier bit sortant
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Commutation Store and Forward
Principe1. Arrivée de la trame2. Stockage de la trame3. Commutation vers le port de sortie
AvantagesTraitement des erreurs, utilisation du CRCPossibilité de traitements particuliers sur la trameAdaptée aux commutateur 10/100/uplink ATM
InconvénientsTemps de latence fonction de la longueur de la trame
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Commutation Cut-through
« On the fly » ou « Cut throught »1. Arrivée de la trame2. Lecture des premiers octets (début en-tête Ethernet)3. Commute la trame vers le dest. en fonction de l'adresse
dest.Avantages
temps de latence faible (15 micro-secondes)Indépendant de la longueur de la trame
InconvénientsRetransmission des erreurs
CRC, fragments de collisionImpossibilité de commuter 10/100/uplink ATM
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Commutation Fragment-free
Lecture des 64 premiers octets avant retransmissionEn général, comme les collisions se produisent dans ces 64 premiers octets, le commutateur peut filtrer et éliminer les trames de collision
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Commutation « adaptative »
Démarrage en mode « cut-through »Lecture des CRC et mise à jour d'un compteur des erreursPassage en « store & forward » à partir d'un certain seuil du taux d'erreursRetour au mode « cut through » en dessous de ce seuil
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Critères de choix (1)
Architecture« switch fabric »
Matrice de commutation (Crossbar, Batcher-Banyan)Mémoire partagéeBus partagé (TDM)
Bande passante globaleActuellement de 500 Mbit/s à 4 Gbit/s
Taille des buffers pour les ports I/OEn entréeEn sortiePartagés
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Critères de choix (2)
PerformancesDébit
Vitesse maximale à laquelle le commutateur peut transmettre des paquets sans perte
Taux de pertePourcentage de trames envoyées mais non retransmises par le commutateur dans une fenêtre de temps prédéterminée
Temps de latenceEn « Store & Forward »
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Critères de choix (3)
Nombre d'adresses « MAC » gérées par portCommutateurs de segmentsCommutateurs de stations
Mécanisme de contrôle de congestionEn général « back pressure »
Génération de collision sur le port émetteurParfois controversé car arrête toute communication sur le port concerné
Conformité à SNMPPrésence de ports 100 Mbit/s, 1000 Mbit/s, paires torsadées ou fibre optiqueCoût par port
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La commutation LAN
La migration vers des débits supérieurs
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Solution lors d'une migration
Comment intégrer une station 100 Mb/s dans un réseau 10 Mb/s existant ?Objectif : fabriquer et offrir à terme une infrastructure supportant le 100 Mb/s
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Migration vers le 100 Mbit/s
Installation dans un réseau 10 Mbit/s classique d'une station 10/100 Mbit/s
Connexion au hub 10 Mbit/s et auto-négociation impérative
Nouvellestation
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Migration vers le 100 Mbit/s
Remplacement d'un hub 10Mbit/s par un commutateur 10/100
Nouvellestation
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Migration vers le 100 Mbit/s
Remplacement d'un hub 100 Mbit/s et d'un commutateur 10/100
Nouvellestation
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Migration vers le 100 Mbit/s
Réalisation d'un backbone 10/100 Mbit/s
Nouvellestation