Réseaux Informatiques : Exercices réseaux et protocoles nfp104 2007 2008 réseaux in
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Le modèle OSI définit sept couches de protocoles pour structurer les communications dans un réseau. Chaque couche utilise des unités de transfert spécifiques appelées PDU (Protocol Data Unit).
Exercice 1
Dans le contexte du modèle OSI, une PDU (Protocol Data Unit) est une unité de données transmise entre deux couches adjacentes. Voici les noms donnés aux unités de transfert pour les différentes couches :
- Applications : Données
- Présentation : Données
- Session : Données
- Transport : Segment (TCP) / Datagramme (UDP)
- Réseau : Paquet
- Liaison : Trame
- Physique : Bits
Une primitive de service est une interface entre deux couches adjacentes qui permet à une couche d’utiliser les services d’une autre couche. Elle est définie par un ensemble de règles et de conventions.
Une machine protocolaire est un modèle abstrait qui décrit le comportement d’une couche de protocole. Elle permet de simuler les échanges entre deux couches.
Quelques exemples de piles protocolaires :
- TCP/IP (utilisé sur Internet)
- OSI (modèle théorique)
- HDLC (protocole de liaison de données)
Exercice 2
Pour construire une architecture de réseau local dans une salle informatique contenant 15 postes de travail avec un Ethernet à 10 Mbit/s, voici les recommandations basées sur les normes disponibles :
- 10Base-T : Utilisation de câbles UTP (paire torsadée non blindée) avec connecteurs RJ45. Topologie en étoile, longueur maximale de 100 mètres par segment.
- 10Base-2 : Utilisation de câbles coaxial fins avec connecteurs BNC. Topologie en bus, longueur maximale de 185 mètres par segment.
- 10Base-5 : Utilisation de câbles coaxial épais avec connecteurs AUI (prise vampire). Topologie en bus, longueur maximale de 500 mètres par segment.
Pour un réseau local de 15 postes en 10Base-T, la topologie en étoile est la plus adaptée. Chaque poste est connecté à un hub ou un switch central. Le nombre de segments de câbles nécessaires est de 15 (un segment par poste).
Exercice 3
La trame Ethernet se compose des champs suivants :
- Préambule : 7 octets
- Délimiteur de début : 1 octet
- Adresse destination : 6 octets
- Adresse source : 6 octets
- Type : 2 octets
- Données : 46 à 1500 octets
- FCS (Frame Check Sequence) : 4 octets
La longueur minimum d’une trame Ethernet est de 64 octets (46 octets de données + 18 octets d’entête). La longueur minimum de données transportables est de 46 octets.
La couche physique ajoute un préambule pour synchroniser les horloges des émetteurs et des récepteurs.
Trace hexadécimale d’une communication point à point :
00: 0800 2018 ba40 aa00 0400 1fc8 0800 4500
16: 0028 e903 4000 3f06 6a5c a3ad 2041 a3ad
32: 80d4 0558 0017 088d dee0 ba77 8925 5010
48: 7d78 1972 0000 0000 0000 0000 0000 0000
Exercice 4
La couche Réseau gère l’adressage logique des machines dans un réseau. Une adresse IPv4 est composée de 4 octets et est hiérarchique.
- Un réseau IPv4 est identifié par son numéro de réseau.
- Une machine est identifiée par son numéro dans le réseau.
Sur Internet, deux machines à deux endroits différents peuvent posséder la même adresse IPv4 si elles appartiennent à des réseaux distincts, identifiés par des numéros de réseau différents.
Dans le même réseau IPv4, deux machines différentes ne peuvent pas posséder la même adresse IPv4 à deux moments différents, sauf si l’une des machines est en cours de redémarrage ou de configuration.
La commande UNIX ‘ifconfig’ affiche les informations suivantes :
- Adresse IP de la machine (192.33.159.212).
- Masque de sous-réseau (fffff00) indiquant que les 3 premiers octets appartiennent au réseau et que le dernier octet identifie la machine.
- Adresse de diffusion du réseau (192.33.159.255).
- Adresse MAC (8:0:20:18:ba:40).
Exercice 5
Les étiquettes TCP et TELNET correspondent respectivement à l’entête du protocole TCP (Transmission Control Protocol) et à la couche application TELNET (protocole de terminal distant).
Il y a trois encapsulations successives :
- Données TELNET encapsulées dans TCP.
- Segment TCP encapsulé dans IP.
- Paquet IP encapsulé dans Ethernet.
Trace hexadécimale d’une communication point à point :
00: 0800 2018 ba40 aa00 0400 1fc8 0800 4500
16: 0028 a3fc 4000 3f06 af63 a3ad 2041 a3ad
32: 80d4 0558 0017 088d de7e ba77 66c9 5010
48: 7d78 3c30 0000 0000 0000 0000 0000 0000
Exercice 6
Les codes polynômiaux permettent de détecter des erreurs dans les messages transmis. Le polynôme G(x) = x4 + x + 1 génère un code de 14 bits avec 4 bits de redondance. Ce code permet de détecter les erreurs de type burst (séquences d’erreurs consécutives).
Exercice 7
Un code correcteur d’erreurs linéaire est utilisé pour transmettre des messages de 3 bits en ajoutant 3 bits de redondance, formant des messages de 6 bits.
Niveau Liaison (1) : Exercices généraux
Exercice 1
La transparence binaire (bit stuffing) consiste à insérer un bit supplémentaire (généralement 0) après une séquence de 5 bits consécutifs identiques pour éviter la confusion avec les drapeaux de début et de fin de trame.
Pour la suite binaire 377E11BE (0011 0111 0111 1110 0001 0001 1011 1110), la trame avec transparence binaire serait :
011011111110111111100001000110111110
Exercice 2
Pour transmettre des messages de 1000 bits via un satellite à 36000 km avec un débit de 50 Kb/s, le temps de transmission d’un message est de 0,02 secondes (1000 bits / 50000 bits par seconde).
Le délai de propagation est de 0,12 secondes (36000 km / 300000 km/s).
Le temps total pour un message aller-retour est de 0,24 secondes.
Exercice 3
La gestion des fenêtres en émission permet de contrôler le flux de données et d’éviter les pertes ou les redondances. Elle est utilisée pour des liaisons avec erreurs, où les acquittements positifs sont nécessaires pour confirmer la réception des trames.
Niveau Liaison (2) : Protocoles de type HDLC
Exercice 1
Le protocole HDLC est utilisé pour la communication en mode disymétrique. Voici les types de trames :
- RR (Receive Ready) : Trame d’acquittement.
- SNRM (Set Normal Response Mode) : Initialisation du mode normal.
- REJ (Reject) : Demande de retransmission.
- I (Information) : Trame contenant des données.
Exercice 2
Les états 1, 2 et 3 dans un automate HDLC correspondent respectivement à :
- État 1 : Attente de la première trame d’information.
- État 2 : Réception des trames d’information.
- État 3 : Gestion des acquittements et des erreurs.
Exercice 3
L’encapsulation PPP sur Ethernet utilise les trames HDLC pour transmettre les données. La transparence caractère (character stuffing) est appliquée aux caractères inférieurs à 32 (en décimal).
Couche Physique
Exercice 1
Le débit maximum théorique d’information sur un support de 1 MHz avec une modulation de valence 2 est de 2 Mbit/s (2 bits par symbole).
Avec un rapport signal à bruit de 20 dB, le débit maximum théorique est de 2000000 bits/s (20 dB = 100, donc 100 * 1 MHz = 100 Mbit/s). Pour approcher ce débit, il faudrait une valence de 100.
Exercice 2
Le modem V29 utilise une modulation combinée de phase octovalente et d’amplitude bivalente, ce qui donne une valence de 16 (8 phases * 2 amplitudes).
La rapidité de modulation est de 9600 bits/s / 4 bits/symbole = 2400 symboles/s.
Le rapport signal à bruit minimum pour une transmission à 9600 bits/s sur une bande de 3200 Hz est de 19,56 dB (formule de Shannon : C = B * log2(1 + SNR), où C est le débit, B la bande passante et SNR le rapport signal à bruit).
Avec un rapport signal à bruit de 10 dB, la transmission n’est pas possible car le SNR minimum requis est de 19,56 dB.
Exercice 3
La modulation observée sur l’oscilloscope correspond au codage en bande de base (Manchester ou différentiel Manchester).
Ce codage est utilisé dans les réseaux locaux Ethernet 10Base-T.
Le signal binaire codé par 0,5 volts et -0,5 volts correspond à une séquence de bits comme 0101 ou 1010.
Exercice 4
La détection d’erreurs permet de retransmettre les messages incorrects. Avec un taux d’erreur par bit (p) entre 0,01 et 0,001, la probabilité qu’un message de 64 bits soit mal reçu est de (1 - (1 - p)64).
Le nombre moyen de transmissions est de 1 / (1 - (1 - (1 - p)64)).
Exercice 5
La parité est un contrôle d’erreur qui consiste à ajouter un bit supplémentaire pour rendre le nombre total de bits à 1 pair ou impair.
La distance de Hamming est le nombre minimum de bits qui diffèrent entre deux mots de code. Pour un code de distance D, il peut détecter jusqu’à D-1 erreurs et corriger jusqu’à (D-1)/2 erreurs.
Pour un code à parité verticale, la distance est de 2. Il permet de détecter 1 erreur et ne peut corriger aucune erreur.
La distance d’un code avec parité verticale et longitudinale est de 4. Il permet de détecter jusqu’à 3 erreurs et de corriger jusqu’à 1 erreur.
FAQ
Qu’est-ce qu’une PDU dans le modèle OSI ?
Une PDU (Protocol Data Unit) est une unité de données transmise entre deux couches adjacentes dans le modèle OSI.
Pourquoi utilise-t-on un préambule dans la trame Ethernet ?
Le préambule sert à synchroniser les horloges des émetteurs et des récepteurs avant la transmission des données.
Quelle est la différence entre parité verticale et longitudinale ?
La parité verticale contrôle chaque caractère individuellement, tandis que la parité longitudinale contrôle une chaîne de caractères en calculant la parité de chaque bit de même position dans les caractères.