Nous allons nous consacrer, au cours de ce chapitre, à la description des mécanismes de conversion de protocoles entre divers réseaux au niveau des matériels ou des logiciels. La différence entre couches protocolaires est résolue par deux politiques :
Soit par insertion d'un organe de conversion (matériel ou logiciel)
Soit par encapsulation au niveau d'une même couche (tunneling)
La diversité des matériels (câbles, fibre optique, ondes radio, infrarouge...) et des protocoles implantés (TCP/IP, IPX/SPX, X25, ATM...) rend nécessaire l'utilisation d'organes d'interconnexion .
Ces organes rassemblent un ensemble de ressources matérielles et logicielles assurant des fonctions de conversion entre protocoles. Selon le niveau de conversion concerné, l'organe d'interconnexion implantera des techniques différentes et portera un nom particulier.
On distinguera les organes suivants :
Le répéteur : Qui agit au niveau de la couche physique
Le pont : qui assure une conversion jusqu'au niveau liaison de données
Le commutateur de niveau 2 : qui gère l'aiguillage des blocs d'information dans une matrice d'interconnexion
Le routeur : qui traduit les protocolesde la couche réseau. De la commutation de niveau 3 est implantée dans les routeurs hautes performances
La passerelle : proprement dite, qui intervient à partir de la couche 4
Nous étudierons également l'encapsulation au niveau de la couche réseau (IP-X25 et IP-ATM)
Attention, ce chapitre n'est pas une simple présentation des éléments d'interconnexion des réseaux locaux. Nous pousserons le plus possibles la description de chacun des éléments.
Si vous arrivez à ce chapitre par le biais d'un lien, prenez garde à ne pas vous y "noyer" sous le nombre de renseignements. Lisez uniquement ce qui concerne le chapitre d'où vous venez, puis retournez-y.
Voici comment nous représenterons un répéteur :
Pictogramme d'un répéteur
En même temps qu'il répète ce signal, le répéteur régénère les signaux.
Un répéteur repeater ne modifie pas les en-têtes de trames, mais se contente de régénérer le signal dans le réseau.
Lors de la transmission en bande de base, le signal subit un affaiblissement à partir d'une certaine distance. Le répéteur est utilisé afin de relier deux segments de câbles sur un même réseau et permet de s'affranchir des limitations de distances imposées par les normes.
Il possède deux fonctions principales :
Régénération du signal affaibli, donc extension de la distance maximum
Modification de la nature du support physique
Un répéteur ne modifie pas le débit d'un réseau
Nous allons maintenant voir les deux cas les plus connus : un répéteur dans un réseau éthernet et un répéteur dans un réseau Token Ring.
Espace minimum entre deux stations : 2,5 mètres (0,5 mètres pour Thinnet)
Maximum de 3 segments coaxiaux (donc 2 répéteurs)
Taille maximum du réseau : 1500 mètres (555 mètres pour Thinnet)
En utilisant des segments dits de liaison, il est possible d'accroître d'avantage la taille du réseau. C'est ce que l'on appelle la règle des 5-4-3 :
Un maximum de 5 segments
Dont 3 seulement contiendront des stations
et 4 répéteurs pour assurer les liaisons
Pour Thicknet, les caractéristiques d'un réseau muni de répéteurs avec segment de liaison sont :
Maximum de 100 stations par segment (30 pour Thinnet)
Pas de stations dans le segment de liaison
Maximum de 4 répéteurs dans le segment de liaison
Maximum de 5 segments
Taille maximum du réseau : 2500 mètres (925 mètres pour Thinnet)
![[Note]](images/note.png) | Note |
|---|---|
Pour le 10BaseT, la longueur maximum du segment passe à 100 mètres et les équipements sont directement connectés sur le hub. Pour la fibre optique, la longueur maximale est portée à 2 Km avec connexion sur noeud central |
Dans l'anneau à jetons, le répéteurs est géénralement placé sur l'anneau principal. Il faut distinguer deux cas, selon que l'on utilise un anneau avec paires torsadées ou un anneau à fibre optique.
Le répéteur accroît la distance maximales jusqu'à 750 mètres. Il comporte un régénérateur de tête de réseau et implante la technique de l'anneau de sauvegarde. Le répéteur à fibre optique augmente la distance maximale de l'anneau jusqu'à 4 Kilomètres. Il est associé aux câbles de type 5 et joue le rôle de régénérateur entre liaison électrique et fibre optique (interface). Il est également prévu pour le fonctionnement en anneau de sauvegarde.
Voici comment nous représenterons un concentrateur :
Pictogramme d'un répéteur
Un concentrateur concentre le trafic provenant de différents équpiement terminaux. Il concentre le câblage en un point donné (on peut également dire qu'il concentre les données qui arrivent simultanément par plusieurs lignes de communications).
Un concentrateur est aussi appelé Hub. On le considèrera comme un répéteur multiport.
Voici comment nous représenterons un switch dans nos futurs schéma :
Pictogramme d'un commutateur
Le commutateur permet de relier temporairement par l'intermédiaire de ports, deux équipements non directement reliés.
Dans la commutation de niveau 2 (Ethernet), le commutateur met à jour une table de correspondance entre adresses Ethernet et numéros de port physiques.
Cette mise à jour est faite de manière dynamique. A l'arrivée d'une trame Ethernet, le commutateur extrait l'adresse de destination et lui associe un port de sortie. Dans le cas ou une seule station est reliée à chaque port, la commutation provoque la disparition des collisions et offre la disponibilité de toute la bande passante (10 Mhz par exemple).
La valeur du temps d'attente moyen est fonction du dispositif d'interconnexion. Pour un pont, cette valeur oscille entre 50 s et 1500 s. Elle est supérieure à 1500 ॖs pour un routeur alors qu'elle est inférieure à 50 s pour un commutateur.
on distingue deux technologies de commutateurs :
La technique Cut-Through, dans laquelle un ASIC lit l'adresse de destination au vol et dirige la trame vers le port associé sans attendre la totalité de la réception de la trame. Cette technique engendre toutefois des transmissions de trames érronées. L'absence de filtrage des trames entachées d'erreurs réserve l'utilisation de cette méthode aux réseaux Ethernet dédiés aux petits groupes de travail demandant de la bande passante et capables de supporter des trames erronées.
La technique store and forward qui consiste à attendre que toute la trame soit reçue pour décoder son CRC et la rediriger vers un port de sortie s'il n'y a pas d'erreur détectée. Afin de résoudre l'inconvénient précédent, ces commutateurs sont équipés de processeurs RISC à faible délai de transit. Cette méthode est particuli_rement adaptée aux réseaux sujets à congestion.
On distingue deux classes de commutation Ethernet :
Dans la commutation par port, le commutateur relie des stations isolées et supprime le phénomène de collision. De plus, il temporise les flux source afin d'assurer la disponibilité du réseau
Commutation Ethernet par port
Dans la commutation par segment, le commutateur raccorde des segments comportants plusieurs stations. Dans chaque segment, le phénomène de collision sévit toujours et les trames éronnées se propagent à travers le commutateur
Commutation Ethernet par segment
La commutation présente un certain nombre d'avantages tels qu'augmentation de la bande passante et la suppression des collisions (commutation par port).
Les délais de transmission sont faibles et prévisibles.
Le matériel existant est préservé (médium, adaptateurs, logiciels).
Pour un réseau Ethernet à 10Mbps, la commutation par segment offre une bande passante utilisable entre 1 à 2 Mbps, alors que pour la commutation par port, la totalité de la bande passante est disponible. De ce fait, ces valeus passent respectivement à 10Mbps et 100Mbps pour un réseau à 100Mbps.
L'Ethernet commuté par port est principalement employé pour améliorer les performances des Hubs 10BaseT. Chaque port gère un seil noeud et autorise plusieurs débits (10 ou 100 Mbps). Les commutateurs de ce type ne peuvent pas être reliés avec des hubs ou des segments sur câbles coaxiaux. Cette technique permet de supprimer les collisions et de filtrer les fragments de collisions d'un segment à l'autre. Elle fournit également un très bon niveau de sécurité.
Pour diviser le réseau, l'Ethernet commuté par segment fournit une solution de substitution à un pont-routeur. Comme la technique précédente, cette commutation garantit la compatibilité avec l'existant. Elle permet de gérer plusieurs noeuds par port et d'effectuer la connexion avec des hubs 10BaseT ou des segments sur câbles coaxiaux. La commutation par segment ne supprime pas les collisions. Cependant elle réduit le domaine de collision du réseau par morcellement à la manière des ponts. Les fragments de collisions sont propagés d'un segment à l'autre.
Voici comment nous représenterons un pont dans nos futurs schémas :
Pictogramme d'un pont
Un pont (Bridge) est un organe chargé de relier des réseaux locaux fonctionnant avec des protocoles identiques à partir de la sous-couche LLC. Les sous-couches physiques et MAC peuvent être différentes. .
Le pont écoute l'activité de chaque sous-réseau auquel il est relié, mémorise certaines trames et les retransmet vers le sous-réseau concerné. Ce mode de fonctionnement est appelé promiscuous. Les ponts sont souvent utilisés pour reliers des anneaux à jeton dans le but d'en améliorer les performances. On distingue deux types de ponts :
Les ponts simples (ou ponts transparents)
Les ponts configurables
Un pont transparent ne possède pas d'adresse MAC. Il se configure tout seul par auto-apprentissage. .
En mode promiscuous le pont construit, à partir des adresses source de toutes les trames recopiées, une table qui lui permet de localiser n'importe quelle station.
Lorsque le pont reçoit une trame, il décode l'adresse destination :
Si elle concerne un autre sous-réseau, la trame est acheminée vers ce sous-réseau
Sinon, elle appartient au même sous-réseau, la trame est alors relachée sur ce réseau
Sinon, destinataire inconnu ou message de diffusion, la trame est transmise sur tous les sous-réseaux reliés au pont.