Le niveau MAC : 802 et CSMA/CD

Principes

Norme IEEE 802  - L'adressage - Autres formats d’adresse - Le délai de propagation - Notion de tranche Canal (bus) - La détection d’interférences - Délai de propagation sur Boucle

Norme IEEE 802

La norme  802.1 décrit les fonctions de gestion du réseau, elle comporte des fonctions spécifiques au type de MAC choisi et la norme  802.2 décrit la couche LLC .

Elles sont communes aux trois normes MAC :

802.3   protocole CSMA/CD
802.4   protocole jeton sur Bus
802.5   protocole jeton sur Anneau

Plusieurs normes leurs sont ajoutées pour la couche PHYSIQUE

L'adressage

Il est réalisé sur une liaison à laquelle les abonnés sont raccordés, Ceux-ci reconnaissent  leurs adresses au passage. Deux formats : court   16bits HDLC     long         48 bits Le coupleur à une ADRESSE  physique unique.

Notion d'adresse de groupe:

• Une adresse de groupe est commune à plusieurs coupleurs elle permet la diffusion

En format étendu une adresse est dite:

• universelle si gérée par un organisme, dépendent de IEEE
• locale si gérée par administrateur

Autres formats d’adresse

Adresses dans les Boucles :    

• anneau à jeton IBM (Token Ring)
• FDDI

Le champ des 48 bits ou 16 bits a été décomposé : deux 1er octet si Adresse longue. 1er octet si Adresse courte Ils servent à désigner l'anneau : les 1er bits conservent leur signification.  Décomposition Adresse longue : 14 bits = No anneau 0 dans le champ = anneau local 1 dans le champ = tous les anneaux 32 bits = No station

Notion d'Adresse fonctionnelle :

Elle est ajoutée dans la partie Adresse station :

• 1er bit=1..... adresse normale  ...ou  
• 1er bit=0 .....adresse fonctionnelle qui désigne :

• le moniteur actif

• le moniteur surveillance erreur

• le gérant du réseau

• un pont

Le délai de propagation

Délai de Propagation Délai de Propagation sur Bus somme de 4 délais :      p=d1+2*(d2+d3)+i*d4

Notion de tranche Canal (bus)

Notion de tranche Canal (bus) Permet de définir la durée depuis le 1er bit émis et l'instant où l'émetteur est sûr qu'aucun signal n'a perturbé son émission                TC=2p

La détection d’interférences

Scénario du mécanismes CSMA/CD :

Comment à  un instant  t, la station 1 voit  elle le canal libre ?

• la station 1 émet,  mais à T+ delta la station 2 voit aussi canal libre ( Delta < p).
• la station 2 émet ;
• la station 2 cesse d'émettre peu après avoir observé la collision qui s'en suit.
• la station 1 verra la collision à t + delta + p au plus tard et cessera d'émettre aussi.
• la station 2 verra le canal libre à nouveau à  t + delta + 2p.

Autres brouillages possibles :

Sur le bus on peut observer des phénomènes d'échos, ces brouillages seront vus comme des collisions ; pour s'assurer de leur disparition  on respecte une attente (silence inter message),

Le délai d'attente = d1+i*d4

Délai de propagation sur Boucle

Il dépend de la longueur du câble et du temps de traversée stations ( station = répéteur ).

Ce délai est  pour N stations : Nd4+ d1 ; le délai est donc dépendant du nombre stations connectées.

Protocole CSMA / CD

 Caractéristiques - Détection de conflits - Acquisition / Ajournement - Résolution des conflits - Principes retenus pour le CSMA/CD - Trame 802.3 - Paramètres du CSMA/CD  - Description algorithme en émission/réception - Les primitives de services MAC - Etat et processus des échanges en couche MAC

Caractéristiques 

L’accès  au canal est aléatoire
Les messages en conflit sont perdus
On procède à un retardement du message si le canal est occupé
Il y a arrêt de transmission si le message émis n'est pas entendu

  3 aspects techniques de CSMA doivent être considérés :

• Détection de conflits
• Acquisition ajournement
• Résolution de conflits
•  

Détection de conflits

Méthode : la détection de collisions

Une station qui émet écoute simultanément.. au maxi 2p

Compare le message émis au message écouté, s’il est brouillé : arrêt et retransmission ultérieure suivant algorithme de résolution de conflit utilisé.

On distingue 2 types d'interférences :

a) Détection sans forçage

Toutes les stations qui émettent détectent le conflit.

b) Détection avec  forçage

Toutes les stations qui émettent détectent le conflit,  sauf une qui réussit à  écouler son message sans interférence; dans ce cas on peut mettre en oeuvre un système de priorité.

Acquisition / Ajournement

Méthode :

Si message à émettre ( ancien ou nouveau ) l’acquisition correspondra à une tentative si canal libre. L'ajournement est l’arrêt de la tentative si canal occupé.

Types d'ajournements :

1 non persistant :

Si le canal est occupé, les messages sont ajournés comme s'il y avait conflit

1-persistant :

On attend la  libération du canal, si canal libre il y aura tentative immédiate d'émission avec une probabilité de conflit=1 en supposant que plusieurs stations soient également en attente.

Résolution des conflits

3 politiques peuvent être observées :

1 Réémission non adaptative :

La station retarde la prochaine émission pendant une durée aléatoire (tirée d'une distribution constante en temps).

2 Réémission adaptative :

La loi de distribution des délais est  variable .
Le contrôle est local ou global.
But : adapter la  fréquence de tentative à la charge du canal.

Principes retenus pour le CSMA/CD

Base de l'algorithme

• Détection des conflits par Détection d'interférence.
• Ajournement 1- persistant pour acquisition/ajournement.
• Résolution des conflits sur Délai adaptatif de réémission par contrôle local.

Ce délai tiré aléatoirement de la loi exponentielle binaire dont la moyenne est fixée pour  la 1ere réémission. ; ensuite pour chaque conflit la moyenne est multipliée par 2

Trame 802.3

Structure des trames

Longueur minimum de trame Elle est fixée à 64 octets par durée d'émission D = >tranche canal ( TC=2p). Longueur maxi de trame Elle est fixée à 1518 octets pour limiter occupation canal.

Paramètres du CSMA / CD

Caractéristiques Physiques normalisée La longueur maxi d'un segment est définie: par la norme par le choix BRO ou BAS ou OPT Le débit est défini par un triplet 1   BAS 1 , 10 BAS 2 10 BAS 5,  10 BAS T 10 BAS F Ces éléments sont interopérables

Description algorithme en émission / réception

	Algorithme en émission Le BEB Binary Exponential Backoff calcule le délai aléatoire d'attente le nombre d'essai  maxi = 16
	Détection erreurs Fin correcte :si val=0 détectée à l'instant du dernier bit. Erreur d'alignement : une trame doit contenir 1 nombre entier d'octet. Parasite sur canal : il est vu comme  collision L’insert ou le retrait station n’a aucune incidence ( contrôle local).

Nota : Pour combler le défaut relatif du BEB (probabiliste) un protocole 802.3D ou CRCD apportant une garantie de transmission a été étudié.

Les primitives de services MAC

Elles sont utilisées par la couche LLC pour permettre l'échange de données entre MAC et LLC. Le protocole CSMA/CD étant en mode non connecté, seul le transfert de données est  pris en compte.  Il y a 2 primitives MAC : MA_ DATA request MA_DATA indication

Primitive MA_DATA.Request

Elle permet le transfert de données d'une entité LLC émettrice vers une ou plusieurs (adressage de groupe) entités réceptrices.
A l'arrivée de cette primitive au niveau MAC, une trame est constituée à partir de cette primitive et des valeurs propres au niveau MAC (Ad source, longueur des données et séquence de contrôle)

Sémantique de la primitive MA_DATA.Request

Paramètres: dest_address, lengh_data, m_sdu, service _class, transmit_status (fonction de compte rendu local)

• dest_address: adresse simple ou adresse de groupe
• lengh_data: longueur des données LLC
• m_sdu: unité de données de MAC, soit les données LLC
• service-class : qualité de service demandée par la couche LLC ou un niveau supérieur. (non utilisé dans CSMA/CD)
• Transmit_Status est le résultat d'une fonction retournant un compte-rendu sur le déroulement de la transmission

• Valeur 1:  transmit OK

• Valeur 2 : excessive_collision_error (abandon de transmission)

Etat et processus des échanges en couche MAC

Transmit Data Encapsulation 

Réception des données de la sous couche LLC

• construire la trame

Transmit Media Access Management Présentation d’une série de bits à la couche PHY pour transmission sur le support Attente si support occupé Ajout FCS aux trames sortantes Attente fin silence inter message Actvation du processus de gestion de collision si constat

Receive Media Access Management

Réception d'une série de bits depuis la couche PHY

• vérification du FCS des entrantes
• destruction des trames trop courtes

Receive Data Encapsulation

Présentation des trames reçues à LLC avec adresses de diffusion ou de station

• éliminer les trames ne portant pas d'adresses de station
• extraction de la partie données des trames reçues