ARCHITECTURE DES RÉSEAUX - TD 1

24 - 09 - 2015

RÉSEAU INFORMATIQUE

• Ensemble d'équipements informatiques
  • reliés entre eux par des canaux de transmission
  • échangeant des données sous forme binaire
• Un réseau peut être considéré homogène ou hétérogène au sens d'un critère pré-établi
• Schématiquement, un réseau est un ensemble de noeuds reliés par un ensemble de chemins (canaux) et qui peut donc être représenté sous forme de graphe.

CANAL DE TRANSMISSION

Généralités

• Un canal de transmission est un lien reliant un noeud source et un noeud destination
• Les bits sont envoyés en utilisant un support physique de transmission, ou support de communication, sous forme d'ondes électromagnétiques.
• Un canal peut être
  • point à point
  • point à multipoint
  • multipoint à point
• Un canal peut être exploité
  • en mode simplex (unidirectionnel)
  • en mode semi-duplex (unidirectionnel en alternance)
  • en mode duplex (bidirectionnel)

CANAL DE TRANSMISSION

Débits

• Le débit mesure la quantité d'information numérique transmise par unité de temps.
• L'unité de mesure d'information est le bit (b inary d igit ). Les autres sont des multiples du bit.
• Il existe deux échelles de mesure des quantité d'information : décimale et binaire

CANAL DE TRANSMISSION

Débits

• Le débit théorique est la quantité maximale transportable par le support par unité de temps.
• Le débit effectif est la quantité de données utiles transmises par unité de temps.
• L'efficacité \(E\) est le rapport$$E = \frac{débit~effectif}{débit~théorique}$$

CANAL DE TRANSMISSION

Délais

• Le délai de propagation correspond au temps de transit. Il dépend de la distance entre les noeuds et de la vitesse de propagation.
• Le délai de transmission dépend de la quantité de données à transférer.

EXERCICE 1

• Définir les délais de propagation, de transmssion et le temps total de transfert
• Dire comment on peut fiabiliser une transmission

EXERCICE 2

• Calculer le délai de transmission théorique d'un fichier de 32Mio, dans le cas :
  • d'une liaison entre deux modems bas débit à 56kbps
  • d'une liaison sans fil IEEE 802.11b avec un débit de 1Mbps
• Calculer le délai de transmission effectif du fichier dans le cas de la liaison sans fil sachant que son efficacité est de 91.4%

EXERCICE 3

Pour communiquer, deux machines utilisent un canal de communication offrant un débit théorique de 54Mbps, d'une longueur de 100 mètres et une vitesse de propagation de 0.59c.

• Quel est le délai de propagation ?

Sachant que le délai de transmission effectif d'un fichier de 20Mo est de 4.55s,

• calculer l'efficacité du canal de communication.

CANAL DE TRANSMISSION

Supports de transmission et codage des bits

• Les bits sont transmis par des signaux électriques ou optiques.
• Pour améliorer les transmissions, on ne transmet pas les signaux tels quels.
• Les données sont modulées pour voyager dans le canal, puis démodulées à la réception pour redevenir compréhensibles par le destinataire.
• Un mo dulateur dem odulateur (modem) est chargé de ces opérations.
• Le débit maximum d'un canal de transmission dépend de la bande passante du support physique ainsi que du rapport signal sur bruit (SNR)
• Rapidité de modulation et débit binaire
  • l'horloge liée au signal à transmettre définit la rapidité de modulation \(R\) (bauds).
  • à chaque période de transmission, le signal peut prendre N valeurs possibles. \(N\) est la valence.
  • le nombre de bits transmis durant chaque période est alors \(B = log2(N)\).
  • le débit \(D = R\times B\)

EXERCICE 4

• On observe le signal numérique ci-dessus, où la période élémentaire vaut \(\Delta = 1~ms\).
• Déduire
  • la valence du signal
  • le nombre de bits transmis à chaque période élémentaire
  • la vitesse de modulation
  • le débit

CANAL DE TRANSMISSION

Réseaux filaires courte distance

• Paire torsadée : 2 brins de cuivre isolés et entrelacés
• Câbles cat. 5/6/7 : 4 paires par câble + connecteurs RJ45
• Câbles utilisés dans les réseaux locaux Ethernet IEEE 802.3 : 10Base-T, 100Base-T, 1000Base-T
• Types de câbles : U/UTP, F/UTP, U/FTP, SF/UTP, S/FTP
• Catégories de câbles : 5 (100MHz - 100Mbps), 6 et 6a (250MHz et 500MHz - 10Gbps)

CANAL DE TRANSMISSION

Réseaux fibre optique longue distance

• Cylindre creux conduisant la lumière.
• Haut débit et longue distance

CANAL DE TRANSMISSION

Transmission en bande de base

• Transmission des bits sous forme d'impulsions carrées de durée et amplitude pré-déterminées.
• Codage Tout ou rien : 0=0V, 1=+V
• Codage NRZ : 0=-V, 1=+V
• Codage Multi Level Transmit ( MLT3 Fast Ethernet) : 0=inchangé, 1=niveaux successifs -V 0 +V 0 ....
• Codage Manchester (biphase) : transitions au milieu de la période avec 0=front montant, 1=front descendant

EXERCICE 5

• Coder la séquence 011010001011 en utilisant les codages précédents.

• D'après le signal ci-dessous, codé en Manchester avec une période de transmission de \(\Delta = 10^{-8}~s\).
  • déduire la séquence de bits transmis
  • calculer le débit offert par le support de transmission.

CANAL DE TRANSMISSION

Transmission large bande

• En bande de base, l'atténuation du signal ne permet pas des transmissions sur de longues distances.
• Pour les longues distances, on utilise le principe de la modulation/démodulation.
• La porteuse est un signal sinusoïdal haute-fréquence dont un des paramètres est une image du signal informatif à transmettre.
• Les paramètres d'une sinusoïde s sont : amplitude A, fréquence f et phase \(\phi\).

On distingue ainsi trois types de modulations qui, à chaque niveau logique du signal informatif, font respectivement correspondre :

1. une valeur de A : c'est la modulation d'amplitude ASK.
2. une valeur de f : c'est la modulation de fréquence FSK.
3. une valeur de \(\phi\) : c'est la modulation de phase PSK.

ASK, FSK, PSK : A/F/P Shift Keying

CANAL DE TRANSMISSION

Modulation ASK

Modulation FSK

CANAL DE TRANSMISSION

Modulation PSK

EXERCICE 6

À partir du signal ci-dessous, déterminer :

1. Le(s) type(s) de modulation mis en oeuvre.
2. La valence du signal.
3. La vitesse de modulation du signal sachant que \(\Delta = 1~ms\).
4. Le débit.

TOPOLOGIE D'UN RÉSEAU

• La topologie d'un réseau (ou architecture) est la représentation que l'on en donne. Elle peut être faite du point de vue :
  • des matériels : topologie physique
  • du parcours des données entre les hôtes : topologie logique
• La topologie se représente à l'aide d'un graphe.
• Une différence entre topologies physique et logique découle des types de canaux de transmission :
  • canal point à point : réseau point à point
  • canal point à multipoint : réseau à diffusion. Question de l'accès au canal partagé : méthodes de partage avec ou sans collisions (avec : ethernet ; sans : token ring)
• Topologie point à point : étoile, anneau, arbre.
• Topologie de diffusion : anneau et bus.
• Dans les LAN de type point à point, on définit en général une topologie symétrique.

EXERCICE 7

On considère un ensemble de machines reliées par des câbles à paires torsadées à :

• un concentrateur,
• un commutateur.

1. Donner pour chaque cas, les topologies physique et logique.
2. Doner les topologies physique et logique d'un réeseau WiFi.