Exercice réseau Installation de réseaux Ethernet partagés TP réseau

Installation de réseaux Ethernet partagés

Lors du déploiement d'un réseau Ethernet partagé on doit se préoccuper de la topologie du réseau afin de maintenir le diamètre de collision dans certaines limites.

Question 1

En Ethernet partagé qu'est ce qu'un domaine de collision? On caractérise le diamètre de collision par le temps d'aller-retour ('round trip delay'), pourquoi? 

Question 2

Les informations que l'on utilise pour étudier une topologie Ethernet partagée incluent :

- le type des segments Ethernet utilisés (coaxial 10 Base 5, paire torsadée 10 Base T, fibre optique 10
Base FL, …),
- la longueur des segments,
- la topologie d'ensemble des répéteurs et des segments. 

Un réseau est correctement construit s’il respecte certaines règles concernant son domaine de collision. On peut utiliser la règle simple des 5 segments et 4 répéteurs au plus entre deux stations. A cette règle sont associées des précisions  restrictives concernant les types et les tailles des segments mais les coefficients de sécurité appliqués sont importants. Dans certains cas cette règle s'avère insuffisante. Il est indispensable de faire un calcul précis, soit parce que le nombre de répéteurs et de segments est élevé (gros réseau), soit parce que la longueur des segments est importante (extension géographique grande). 

La norme de base Ethernet IEEE 802.3 propose une méthode de calcul des délais de propagation très détaillée mais très complexe. Le groupe de travail sur les réseaux locaux IEEE 802.3 a proposé ensuite une méthode simplifiée mais néanmoins précise. Cette méthode, que nous allons étudier maintenant, est définie pour tous les réseaux Ethernet (10 Mb/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s).  

On  considère ici pour simplifier le cas des réseaux Ethernet à 10 Mb/s. Dans la méthode pour déterminer si un réseau est correctement construit, les calculs à réaliser expriment les délais en bits. En fait chaque bit transmis sur un réseau Ethernet étant associé à un certain délai de propagation au débit nominal considéré (ici 10 Mb/s), on considère qu'il y a équivalence entre mesurer un temps et mesurer un nombre de bits.

Comment a été définie la tranche canal ('slot time') ? Quelle est sa durée ?
Si l'on se  base sur la durée de la tranche canal, quel est le nombre de bits qui permet de mesurer le diamètre de collision ?

Question 3

En fait la trame Ethernet 10 Mb/s comporte un préambule utilisable également dans la détection des collisions puisqu'il rallonge l a trame. Ce n'est plus vrai dans les normes 100 Mb/s ou 1000 Mb/s qui utilisent d'autres techniques de codage et de synchronisation.
Dans le cas du réseau à 10 Mb/s si l'on réunit le préambule et la trame pour définir la partie utilisable dans la détection des collisions, quel est le nombre de bits associé diamètre de collision ?
La norme recommande d'introduire une sécurité supplémentaire de 5 temps bit pour ne pas trop s'approcher de la limite. 

Quel est le résultat final?

Pour faire le calcul on doit tout d'abord déterminer le couple de stations connectées au réseau qui sont les plus éloignées (le pire des cas). On considère ensuite que ces stations sont interconnectées au moyen de répéteurs et de segments de trois types: un segment gauche, un ou plusieurs segments au centre et un segment droit. Pour chaque segment on fait apparaître sur le dessin qui suit, les câbles d'attachement (câbles 'drop') notés par un trait simple, les MAU (transmetteurs) représentés par une boite avec la lettre M et le médium noté par un double trait. Les segments sont connectés par des répéteurs représentés par une boîte avec la lettre R.

Figure 1. Modèle d'interconnexion entre deux stations  

Question 4 

Rappeler brièvement les définitions des différents organes présents dans la chaîne de la figure ci-dessus : interface AUI, câble d'attachement (câble 'drop'), transmetteur MAU, médium, répéteur (‘hub’)

Question 5

Le tableau suivant représente pour les quatre types principaux de segments Ethernet (10 Base 5, 10 Base 2, 10 Base T, 10 Base FL) et pour le câble d'attachement les délais de propagation. En fait on y trouve :  

 - la longueur maximum en mètres,
 - pour les trois positions possibles de segments (gauche, centre, droit), le nombre de bits pour un
segment de base (segment de longueur minimum que l'on considère nulle),
 - le nombre de bits pour un segment de longueur maximum 

Pour des longueurs intermédiaires entre valeur de base et valeur maximum, le nombre de bits est linéaire en fonction de la longueur.

Figure 2. Tableau des valeurs en nombre de bits

On remarque que les retards dus aux répéteurs n'apparaissent pas. Ils sont intégrés aux valeurs définies pour les segments (la valeur associée à un segment intègre dans le calcul réalisé par les IEEE tout ce qui concerne ce segment et ses répéteurs d’extrémité). Le cas des câbles d'attachement fait l’objet d’un traitement particulier. S'ils sont d’une longueur de base les retards pour ces câbles sont intégrés aux segments. S’il sont d’une longueur quelconque il faut rajouter une valeur comprise entre 0 (câble de base) et 4,88 bits (longueur de 48 mètres).

On remarque aussi sur le tableau que les valeurs ne sont pas les mêmes selon que le s egment est à droite, au centre ou à gauche. Ceci est en relation avec la méthode employée pour intégrer les différents délais. Ces différences n'ont pas d'importance pour les segments centre et aussi pour le cas ou les segments extrémités sont les mêmes. Si les segments extrémités ne sont pas identiques, comme l'analyse du diamètre de collision doit concerner le cas le plus défavorable, il faut faire deux calculs en échangeant les segments extrémités.

Sur la figure ci -dessous on a représenté un réseau Ethernet assez simple mais assez étendu géographiquement.

Figure 3. Exemple de topologie Ethernet partagée

Est ce que le réseau Ethernet de la figure précédente est correctement construit ?
Dessiner le modèle de l'interconnexion entre stations pour ce réseau dans le cas le plus défavorable.

Calculer le diamètre de collision et conclure.

On suppose que les transmetteurs optiques sont dans les stations et que les câbles d'attachement AUI sont de longueur de base.  

Question 6

On considère maintenant le réseau de la figure ci -dessous qui comporte cinq segments et quatre répéteurs Ethernet.

Figure 4. Exemple de topologie Ethernet partagée

Est ce que le réseau Ethernet de la figure 4 est correctement construit ?
On supposera que si des longueurs de câble ne sont pas précisées on prend le pire des cas.  

Question 7

Un autre problème se pose pour déployer correctement un réseau Ethernet, c'est de respecter le délai Inter trame de 9,6 microsecondes (‘Interframe Spacing’). Ce délai est indispensable pour permettre aux appareils Ethernet de séparer correctement les trames. On offre ainsi un délai de relaxation qui permet aux équipements de terminer le traitement d'une trame avant de passer à la suivante. Or quand les trames traversent des équipements successifs qui ont des temps de réponse différents ou qui effectuent une reconstruction du signal (comme les répéteurs) il en résulte un raccourcissement apparent de l'intervalle inter trame (baptisé en anglais 'Interframe Gap Shrinkage'). Si ce rétrécissement est trop grave, les trames successives ne sont plus distinguées et on perd des trames car les contrôleurs considèrent que deux trames successives n’en font qu’une. La norme définit que le délai inter trame peut être raccourci jusqu’à 4,7 microsecondes sans risque. Au delà on estime que le réseau est mal construit. 

Pour évaluer le raccourcissement on découpe le réseau selon les mêmes règles que précédemment et on évalue encore le raccourcissement en nombre de bits. On ne distingue plus que deux types de segments : segment de coaxial et autre segment. Par ailleurs on comptabilise seulement le segment gauche (celui sur lequel la trame est émise) et tous les segments milieux. Le segment droit ne participe pas au bilan global. Le tableau ci -dessous définit les valeurs de raccourcissement du délai inter trame en bits.

Figure 5. Raccourcissement du délai inter -trame

Est ce que le réseau Ethernet de la figure 3 est correctement construit du point de vue du raccourcissement du délai inter trame ?
Même question avec le réseau de la figure 4