Exercices réseau Ethernet

Ethernet

Exercice 1 : Ingénierie des réseaux Ethernet

Question 1 : réseau Ethernet 10 base T

Comment fonctionne un répéteur Ethernet 10 base T (un  « hub ») ?
Comment fonctionne un commutateur Ethernet 10 base T (un  «lan switch») ?
Quelle est la différence de fonctionnement d'une carte ethernet en mode «Ethernet half duplex» et en mode «Ethernet full duplex» ?

On rappelle que la trame Ethernet est précédée de 8 octets de synchronisation («préambule»), que la trame comporte au moins 64 octets d'informations significatives et que l’intervalle de temps qui sépare deux trames successives est d'au moins 9.6µs. Un commutateur Ethernet annonce dans sa publicité une performance par porte à 10 Mbit/s de 14 880 pps (paquet par seconde). 

Comment un acheteur peut-il interpréter cette annonce de performances ?

Question 2 : réseau "fast ethernet" (Ethernet 100 base T )

Quelles sont les principales similitudes entre le réseau Ethernet 10 base T et le réseau Ethernet 100 base TX ?
Et les principales différences ?
On rappelle que la taille minimum d 'une trame Ethernet est de 64 octets. On suppose pour fixer les idées que la vitesse de propagation du signal dans le médium de communication ethernet est de 200000 km/s.
Quelle est la distance maximum théorique qui peut séparer deux stations dans un réseau Ethernet 100 base T partagé (à base de répéteurs) ? 

Les distances effectivement recommandées sont de 90 mètres d'une station à un répéteur sur paires UTP5 avec possibilité de monter en cascade deux répéteurs séparés par 5 mètres de câble.
Qu'est ce qui explique la différence entre la réponse à la question précédente et les valeurs effectives ?

Certains standards spécifient des distances possibles d'utilisation de 2 kilomètres avec des fibres optiques.

A quel type d'Ethernet correspondent de tels standards ?

Question 3 : Ethernet gigabit  

Supposons qu'une taille minimum de 64 octets soit retenue pour un réseau Ethernet gigabit partagé et que la vitesse de propagation du signal soit de 200000km/s.
Quelle est la distance maximum possible entre deux stations d'un réseau Ethernet gigabit ?

La norme a prévu de rallonger la taille minimum de trame en la multipliant par 8 soit 512 octets (4096
bits) au lieu de 46 octets.

Quelle est la distance possible entre deux stations du réseau ?

Exercice 2 : Étude d'un scénario de communication Ethernet

On considère un réseau local dont le partage de la voie est géré selon un algorithme CSMA/CD 1- persistant. La retransmission en cas de collision est effectuée selon l'algorithme du retard exponentiel binaire tronqué.
Ce réseau gère les transmissions entre 4 stations A, B, C et D.  

Dans ce problème on utilise comme mesure de temps le "slot time". Les délais d'espacement intertrames ainsi que les durées de détection de voie libre sont négligés. Le temps de détection de collision est égal à 1 slot.
A l'instant t = 0 la station A acquiert la voie et commence à transmettre un message.
A l'instant t = 5 les stations B, C, et D recoivent une demande de transmission de message.
Puis, pendant toute la durée considérée dans l'exercice aucune autre demande de transmission n'est
soumise aux stations.
Tous ces messages sont de taille fixe et la durée de leur transmission est égale à 6 slots.

L'algorithme du retard binaire est implanté de la façon suivante : 

Binary_backoff(attempts)
begin
  if attemps = 1 then
      maxbackoff := 2
    else 
      if attempts = 10 then
        maxbackoff := backofflimit
      else
        maxbackoff := maxbackoff * 2
      endif
  endif
  delay := int (random * maxbackoff)
  Wait (delay * slot_time)
end

attempts est le nombre de tentatives pour accéder à la voie y compris celle en cours.
backoff_limit vaut 210
int est une fonction qui rend la valeur entière par défaut
random est un générateur de nombres aléatoires compris entre 0 et 1.
Dans l'exemple on considèrera que la fonction  random rend successivement pour chaque station les
valeurs données par le tableau suivant : 

Question 1

Compléter le diagramme suivant en indiquant pour chaque slot l'état de la voie.
Un slot occupé par la transmission d'un message correctement émis par la station A est représenté par "A"
Un slot occupé par une collision est représenté par "X"
Un slot correspondant à une absence de transmission est représenté par "—"

Question 2

Calculer le taux d'utilisation de la voie sur la période allant de t = 0 à la fin de la transmission du dernier message.