tp 1 : By M£D$$i diffusion de trames sur un reseau local avec un ou plusieurs concentrateurs (hub)








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date de publication29.04.2018
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TP 1 : By M£D$$I

DIFFUSION DE TRAMES SUR UN RESEAU LOCAL AVEC UN OU PLUSIEURS CONCENTRATEURS (HUB)


D'après le TP de Daniel Regnier.

Ce TP utilise le simulateur réseau disponible dans sa version 2 sur le site du réseau CERTA avec le mode d'emploi

Ce logiciel nécessite l’installation du framework .net téléchargeable ici.

Les fichiers à utiliser avec le simulateur sont proposés en téléchargement à chaque fois que cela est nécessaire. (Faire un clic droit, enregistrer la cible sous).

Savoirs et compétences mobilisés par le TP

Savoirs

Compétences mobilisées

S15 Architecture des réseaux
Le modèle OSI (Open System Interconnection)
Typologie des réseaux
Topologies, protocoles, interfaces, réseaux locaux et réseaux publics, réseaux hétérogènes, matériels d'interconnexion de réseaux, réseaux hauts débits
Techniques de commutation, de routage et d'adressage, normes et standards de fait

• Décrire la structure et le fonctionnement d'une configuration réseau
• Identifier et décrire les liaisons entre les différents composants d'un réseau
• Situer les différentes fonctionnalités d'un réseau dans le modèle OSI
• Identifier différentes configurations réseaux


Objectifs du TP
Découvrir le fonctionnement du Hub (concentrateur), la diffusion Ethernet, les collisions, les transmissions Full Duplex, les types de câble à paires torsadées droit et croisé, le coaxial.

Explications préliminaires
Ce TP mobilise quelques captures d'écran montrant un réseau. Voici quelques explications sur les éléments visuels utilisés.
Sur chaque réseau local utilisé, une station ou poste de travail est réprésenté par l'image suivante :

La carte réseau ou plutôt son port est coloré en vert lorsque la connexion fonctionne, en rouge dans le cas contraire. Cela est valable également pour tous les éléments matériels constituant le réseau étudié.
De même l'image suivante représente un hub ou concentrateur :

Chaque carré représente un port. Le caré en gras à droite est le port de cascade. Il permet la connexion du hub à un autre hub.

Table des matières

  • 1) Questions préparatoires

  • 2) Etude de la diffusion de trames sur un réseau constitué d'un hub et de plusieurs stations

    • 2.1) Comment fonctionne un hub ?

    • 2.2) Etude d'une trame de Broadcast

    • 2.3) Qu'est-ce qu'une collision ?

  • 3) Les types de câbles utilisés pour interconnecter les éléments d'un réseau

    • 3.1) Le câble RJ45

    • 3.2) Etude des collisions avec un câble RJ45

    • 3.3) Le câble coaxial

  • 4) La diffusion de trames sur un réseau local constitué de deux hubs

    • 4.1) Deux Hubs cascadés

    • 4.2) Les collisions dans le cas de hubs cascadés

    • 4.3) Comment lier un hub à un autre hub ?

  • 5) La diffusion de trames sur un réseau local constitué de trois hubs

    • 5.1) 3 hubs cascadés

    • 5.2) Les collisions sur un réseau avec 3 hubs

    • 5.3) Les boucles

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Afficher toutes les réponses.

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1) Questions préparatoires


Que signifie le terme Ethernet ? afficher/masquer la réponse

Ethernet désigne une norme fixant des règles pour permettre la transmission d’informations entre différents matériels situés sur un réseau local. Ethernet est donc un protocole réseau.
Qu'appelle-t-on trame en informatique ?afficher/masquer la réponse

Une trame est un bloc d'information véhiculé au travers d'un support physique (cuivre, fibre optique, etc.)

2) Etude de la diffusion de trames sur un réseau constitué d'un hub et de plusieurs stations




Après avoir lancé le simulateur, faire fichier, ouvrir et choisir le fichier xml Labo01-1Hub-4Stations(clic droit sur le lien, enregistrer la cible du lien sous...)

Passer en mode ethernet

2.1) Comment fonctionne un hub ?


L'exemple s'appuie sur l'envoi d'une trame d'un poste à un autre en passant par un hub. L'objectif est de comprendre le fonctionnement d'un hub.
Méthode : En mode pas à pas, cocher message réception, nœuds tracés : hub1, st2 et st3.

Le bouton aucun noeud tracé doit indiquer 3 noeuds tracés.

A partir de la station st1, émettre une trame unicast vers st3. (clic droit sur la carte réseau de st1, sélectionner unicast puis cliquer sur la carte réseau du poste destinataire de la trame)

Vers quelles(s) station(s) du réseau est envoyée la trame ?afficher/masquer la réponse

Vers toutes les stations

Que fait la station st3 avec la trame ? et st2 ? afficher/masquer la réponse

Elle traite la trame alors que st2 l'ignore.

Expliquer rapidement le fonctionnement du hub afficher/masquer la réponse

Le hub retransmet la trame sur tous les autres ports (à l'exception du port d'origine).

Test : Refaire la même simulation en mode manuel

2.2) Etude d'une trame de Broadcast


Méthode : En mode pas à pas, cocher message réception, nœuds tracés : hub1, st2 et st3,
A partir de la station st1, émettre une trame broadcast.

Que font les stations du réseau avec la trame broadcast ? afficher/masquer la réponse

Toutes les stations traitent la trame. C'est-à-dire qu'elles se considèrent toutes comme destinataire.

Déduisez-en la signification du terme broadcast afficher/masquer la réponse

C’est la diffusion de données depuis une source unique à un ensemble de récepteurs.

Déduisez de la question précédente et du point 2.2 ce qu’est une trame unicast. afficher/masquer la réponse

Une trame unicast n’est destinée qu’à un seul élément matériel sur le réseau. Elle est ignorée par les éléments du réseau non concernés.

Test : Refaire la même simulation en mode manuel

2.3) Qu'est-ce qu'une collision ?


Méthode : mode trame réelle, nœuds tracés st1 et st4, cocher Démo émission.

Pour créer une collision, il faut choisir d'émettre une trame à partir de st1 et à partir de st4 sans émettre les trames (ne pas cliquer sur ok). L'écran suivant doit être celui obtenu :

Cette situation sera l'étape de départ avant chaque test.

Test 1 : émettre la trame à partir de st1

Quels sont les différents états de la carte st1 pour émettre la trame ? afficher/masquer la réponse

Le câble est libre, il n'y a donc pas de collision de trames.

Si l'on considère que dans une liaison carte-hub, la paire torsadée de gauche est la paire d'émission et la paire de droite, la paire de réception, sur quelle paire torsadée le hub retransmet-il la trame ? afficher/masquer la réponse

Sur la paire de réception (voir la suite pour l’étude des câbles).

Test 2 : émettre la trame à partir de st1, lorsque la trame arrive sur st4, émettre la trame à partir de st4.

Quels sont les différents états de la carte st4 pour émettre la trame ? afficher/masquer la réponse

st4 détecte que le câble est occupé, il attend que la réception soit terminée (en attente) avant d'envoyer sa trame sur le réseau.

Test 3 : émettre les trames à partir de st1 et de st4 de manière simultanée.

Quel phénomène se produit au niveau du hub ? afficher/masquer la réponse

Les deux trames se rencontrent et se superposent, il y a une collision de trames.

Quel état est détecté par les cartes ?afficher/masquer la réponse

Collision détectée

Expliquer le principe utilisé par les cartes pour arriver à transmettre leur trame lorsque cet état est détecté ? afficher/masquer la réponse

La trame est émise de nouveau par chaque carte, après un certain temps (aléatoire), jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de collision.

3) Les types de câbles utilisés pour interconnecter les éléments d'un réseau


Il existe différents câbles pour relier les machines connectés à un réseau. Les câbles étudiés ici sont :

  • le câble à paires torsadées de type croisé aussi appelé RJ45 ;

  • le câble à paires torsadées de type droit aussi appelé RJ45 ;

  • le câble coaxial.

câble RJ 45

câble coaxial








Pour cette étude, il faut ouvrir le fichier suivant avec le simulateur : Labo02-2Stations.xml.(clic droit sur le lien, enregistrer la cible du lien sous...)

Réseau servant d'étude :

3.1) Le câble RJ45


Méthode : En mode conception, relier les deux stations par un câble (clic droit sur la carte réseau) de type paire torsadée droit) puis passer en mode Ethernet.

Dans quel état (se baser sur la couleur de la carte) sont les cartes réseau et peut-on émettre une trame à partir d'une station ? afficher/masquer la réponse

En rouge, il n'y a aucune connexion, il est impossible d'émettre une trame.

Méthode : En mode conception, modifier la configuration du câble (bouton droit sur une carte, configurer le câble), sélectionner Paires torsadées croisé, passer en mode Ethernet.

Dans quel état sont les cartes réseau et peut-on émettre une trame à partir d'une station ? afficher/masquer la réponse

En vert, il est possible d'émettre une trame.

3.2) Etude des collisions avec un câble RJ45


L'objectif est de découvrir l'absence de collision avec le câble à paires torsadées croiséet les transmissions Full duplex.

Méthode : En mode trame réelle, nœuds tracés st1 et st2, cocher Démo émission.
Choisir d'émettre une trame à partir de st1 et à partir de st2 sans émettre les trames (ne pas cliquer sur ok). Cette situation sera l'étape de départ avant chacun des tests qui suivent.

Décocher l'option Full duplex

Test 1 : émettre les trames à partir de st1 et de st2 de manière simultanée.

Expliquer pourquoi il n'y a pas collision ? afficher/masquer la réponse

Les signaux des trames ne circulent pas sur le même support. Un câble RJ 45 est constitué de 8 fils regroupés en 4 paires. 2 paires sont utilisées dans le cas d'un câblage 10/100 Mbits/s. Une pour l'émission et une pour la réception.

Test 2 : émettre la trame à partir de st1, lorsque la trame arrive sur st2, émettre la trame à partir de st2.

Quels sont les différents états de la carte st2 pour émettre la trame ? afficher/masquer la réponse

La carte détecte que le câble est occupé, st2 attend alors pour émettre sa trame. Une fois la trame de st1 reçue, la trame de st2 est envoyée. Il n'y a aucune collision.

Test 3 : cocher l'option Full duplex et refaire le test 2.

Retrouve-t-on les mêmes états que pour le test 2 ? afficher/masquer la réponse

Non, il n'y a plus d'écoute du câble avant l'émission, on obtient directement : émission en cours. Conclusion : l'émission et la réception sont simultanées.

En déduire la signification de full-duplex. afficher/masquer la réponse

Full-duplex désigne des canaux de communication pour lesquels l'information est transportée simultanément dans chaque sens.

3.3) Le câble coaxial


Le support précédent est réutilisé.
Méthode : En mode conception, modifier la configuration du câble (bouton droit sur une carte, configurer le câble), sélectionner câble coaxial, passer en mode Ethernet.

Choisir d'émettre une trame à partir de st1 et à partir de st2 sans émettre les trames (ne pas cliquer sur ok). Cette situation sera l'étape de départ.

Émettre les trames à partir de st1 et de st2 de manière simultanée.

Combien de supports sont utilisés pour l'émission et la réception des trames ? afficher/masquer la réponse

Un seul support

lors de la transmission simultanée des deux trames, quelle est la différence avec les paires torsadées croisé ? Pourquoi ? afficher/masquer la réponse

Il y a une collision, c'est normal, les trames circulent sur le même support physique.

La transmission Full duplex est-elle possible avec le câble coaxial ? afficher/masquer la réponse

non

4) La diffusion de trames sur un réseau local constitué de deux hubs


Ouvrez le fichier Labo03-2Hubs-4Stationsavec le simulateur.(clic droit sur le lien, enregistrer la cible du lien sous...)
Le réseau servant d'étude est le suivant :


Rappeler rapidement le fonctionnement du hub. afficher/masquer la réponse

Le hub retransmet la trame sur tous les autres ports (à l'exception du port d'origine).

4.1) Deux Hubs cascadés


L'objectif est de découvrir la diffusion de trames au travers des deux hubs.

Méthode : mode pas à pas, cocher message réception, nœuds tracés : hb1, hb2, st2 et st3.

A partir de la station st1, émettre une trame unicast vers st2.

Le hub hb2 est-il concerné par la transmission de la trame ? afficher/masquer la réponse

Oui, on peut donc en conclure que toutes les trames de st1 ou st2 vont traverser le hub hb2.

Que fait la station st3 avec la trame ? afficher/masquer la réponse

Elle l'ignore car elle n'est pas le destinataire de la trame.

4.2) Les collisions dans le cas de hubs cascadés


Méthode : mode trame réelle, nœuds tracés st1,st2 et st3, cocher Démo émission.

Préparation :
choisir d'émettre une trame à partir de st1 et à partir de st2 sans émettre les trames.

(cette situation sera l'étape de départ avant chaque test).

Test 1 : émettre les trames à partir de st1 et de st2 de manière simultanée.

La collision générée au niveau du hub hb1 est-elle transmise au niveau du hub hb2 ? afficher/masquer la réponse

oui

Préparation : choisir d'émettre une trame (unicast) à partir de st1 à destination de st2 et une trame à partir de st3, sans émettre les trames (cette situation sera l'étape de départ avant chaque test).

Test 2 : émettre la trame à partir de st1, lorsque la trame arrive sur st3, émettre la trame à partir de st3.

L'émission d'une trame entre des postes du hub hb1est-elle détectée par un poste relié au hub hb2 ? afficher/masquer la réponse

Oui, câble occupé, en attente.

Test 3 : émettre les trames à partir de st1 et de st3 de manière simultanée.

Expliquer ce qui se passe afficher/masquer la réponse

Les deux trames rentrent en collision, cette collision est détectée par les deux cartes réseau qui procèdent à une nouvelle émission des trames, comme avec un seul hub.

La partie du réseau d'où proviennent les trames de données et dans laquelle a lieu la collision est appelée Domaine de collision. Combien de domaines de collision comporte notre réseau constitué à partir des deux hubs ? afficher/masquer la réponse

Un seul domaine de collision

4.3) Comment lier un hub à un autre hub ?


a) Méthode : En mode conception, sur le hub hb1, déplacer le câble de type paires torsadées droit connecté au hub hb2 (bouton gauche de la souris sur le port), pour le brancher sur un autre port, passer en mode Ethernet.

Dans quel état sont les ports des hubs connectés via ce câble ? afficher/masquer la réponse

Ils sont rouge donc en erreur. Il n'y a pas de connexion.

b) Méthode : En mode conception, modifier la configuration du câble (bouton droit sur le port du hub, configurer le câble), sélectionner Paires torsadées croisé, passer en mode Ethernet.

Dans quel état sont les ports des hubs connectés via ce câble ? afficher/masquer la réponse

Les ports sont actifs.

c) Méthode : En mode conception, sur le hub hb1, déplacer le câble de type paires torsadées croisé connecté au hub hb2 (bouton gauche de la souris sur le port), pour le brancher sur le port de cascade (port le plus à droite en gras), passer en mode Ethernet.

Dans quel état sont les ports des hubs connectés via ce câble ? afficher/masquer la réponse

ils sont : Connexion en erreur

Conclure sur le branchement de deux hubs en cascade et les câbles à utiliser. afficher/masquer la réponse

Pour relier deux hubs, il faut soit utiliser un port de cascade avec un câble droit, soit utiliser le câble de type paire torsadée croisé. Le port d'un hub n'est pas câblé comme le port de la carte réseau.

Rmq : Pour chaque cas, on peut faire des tests de transmission de trame en mode automatique.

5) La diffusion de trames sur un réseau local constitué de trois hubs

5.1) 3 hubs cascadés


Ouvrir le fichier document Labo04-3Hubs-6Stations.xmlavec le simulateur.(clic droit sur le lien, enregistrer la cible du lien sous...)

Méthode : mode pas à pas, cocher message réception, nœuds tracés : hb1, hb2, hb3, st1, st2 et st6.
A partir de la station st1, émettre une trame unicast vers st2.

Le hub hb3 est-il concerné par la transmission de la trame ? afficher/masquer la réponse

Oui, la trame traverse bien le hub.

Que fait la station st6 avec la trame ? afficher/masquer la réponse

Elle l'ignore, elle n'est pas la destinataire de la trame.

Le trafic généré entre les deux stations st1 et st2 nuit-il au trafic des stations st5 et st6 ? afficher/masquer la réponse

Oui puisque la trame est envoyée à tous les ports actifs du hub.

5.2) Les collisions sur un réseau avec 3 hubs


Méthode : mode trame réelle, nœuds tracés st1,st2 et st6, cocher Démo émission.

Préparation : choisir d'émettre une trame à partir de st1 et à partir de st2 sans émettre les trames (cette situation sera l'étape de départ avant chaque test).

Test 1 : émettre les trames à partir de st1 et de st2 de manière simultanée.

La collision générée au niveau du hub hb1 est-elle transmise au niveau du hub hb3 ? afficher/masquer la réponse

oui

Préparation : choisir d'émettre une trame à partir de st1 (unicast vers st2) et à partir de st6 (unicast vers st5) sans émettre les trames (cette situation sera l'étape de départ avant chaque test).

Test 2 : émettre la trame à partir de st1, lorsque la trame arrive sur st6, émettre la trame à partir de st6.

Pourquoi la station st6 ne peut-elle pas émettre aussitôt sa trame ? afficher/masquer la réponse

Câble occupé, attente, st6 a détecté l'émission de la trame de st1

Test 3 : émettre les trames à partir de st1 et de st6 de manière simultanée.

Expliquer ce qui se passe afficher/masquer la réponse

Les deux trames rentrent en collision (au niveau du hub hb2), cette collision est détectée par les deux cartes, qui procèdent à une nouvelle émission des trames, comme avec un seul hub.

Combien de domaines de collision comporte notre réseau constitué à partir des trois hubs ? afficher/masquer la réponse

Un seul domaine de collision

5.3) Les boucles


Objectif : Découvrir le problème des boucles dans un réseau Ethernet

Méthode : En mode conception, connecter le hub hb1 au hub hb3 à l'aide des ports libres et du câble en paires torsadées adapté, passer en mode Ethernet.

Dans quel état sont les ports des hubs connectés via ce câble ? afficher/masquer la réponse

Les ports sont : connexion active.

Test : A partir de la station st1, émettre une trame unicast vers st2.

Expliquer le problème afficher/masquer la réponse

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