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Couche physique & Liaison
Jean-Sébastien Pilon M. Ing., CISSP, CISM, ISO27001 ISMS PA
Lecture:
Panko chapitre 1, 3 et 4 (les sujets couverts dans les acétates seulement)
http://en.wikipedia.org/wiki/Physical_layer
http://en.wikipedia.org/wiki/Data_link_layer
http://en.wikipedia.org/wiki/Category_5_cable
Le réseau vs l’infrastructure ?

Application
Client 1

Application
Serveur 2
Réseau

A
B

2
Le réseau vs la couche physique et liaison?

3
Encapsulation!!!

4

2-4
PLAN de la séance


Couche physique



Couche liaison

5
Quelles sont les ressources matériels/logiciels
requises pour avoir une application fonctionnelle
(depuis la couche physique et liaison)?
DISCUSSION en classe


Trouvez au minimum 5 composantes / équipe

6
Figure 3-2: Standard TCP/IP


Standart Hybride de TCP/IP et OSI



Combine les couches 3-5 de TCP/IP
Et combine également les couches 1-2 de OSI

TCP/IP
Application

OSI
Application

Hybrid TCP/IP-OSI
Application

Présentation
Session
Transport

Transport

Transport

Internet

Network

Internet

Subnet Access: Use
OSI Standards Here

Data Link

Data Link

Physical

Physical
7
La couche physique ?
DISCUSSION en classe


Quel est le rôle de la couche physique lors d’une
communication entre deux applications?



Quels sont les éléments de la couche physique
et les responsabilités?



Comment convertir l’information (exemple texte)
en suite binaire (0 et 1)?
8
La couche physique ?
DISCUSSION en classe


Quel est le rôle de la couche physique lors d’une
communication entre deux applications?

Assurer un canal de transmission qui permettra de
transmettre les bits d’information un par un

La couche physique assure la connectivité de deux
nœuds (point à point)



Quels sont les éléments de la couche physique et les
responsabilités?

Le média de communication (exemple: paire torsadé)

Les connecteurs (un exemple?)

Fournir les spécifications de transmission



Comment convertir l’information (exemple: texte) en suite
binaire (0 et 1)?

Par un exemple: A = 41 Hx = 0100 0001
9
Mise en perspective !

10
Information en binaire ?


Les ordinateurs enregistrent et gèrent
l’information sous format binaire (0 ou 1)


Binaire indique 2 possibilités (0 ou 1)



Chaque unité se nomme un bit

Exemple de suite binaire:
1101010110001110101100111
11
Information en binaire ?


Toutes les informations doivent être
encodées en binaire


Texte



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

Graphique



La voix humaine



etc.

Allo

11011001…
12
Qu’est-ce que la table ASCII???


Le pourquoi?




Afin de représenter du texte (A, a, 3, $, etc.) en
format binaire pour la gestion à l’intérieur de
l’ordinateur

ASCII


Table sur 7 bits par caractère



27 (128) caractères de base

13
Information en hexadecimal?
Decimal? Binaire? Pourquoi???

14
ASCII


Chaque caractère ASCII est envoyé en
octet (8 bits)


Le 8ième bit n’est pas toujours utilisé
1

0

1

0

0

1

1

1

Caractère ASCII
Libre

15
ASCII


Afin d’envoyer un Hello world!, combien de
caractère dois-je transmettre?

16
Et le 8ième bit ???


“Extended ASCII”


2 8 (256) caractère possible (incluant les 127 de
la table ASCII)



Les caractère de + nous permettre d’avoir des
caractère spéciaux (tel que “é”)

17
Un octet vs un bit???


Un octet est un groupe de 8 bits



En anglais, bit / byte (octet)

Octet = 8 Bits
Ex: 10010111
18

2-18
La couche physique ?
DISCUSSION en classe


Quels sont les types de câblages que nous pouvons
utiliser?

Nous les étudierons en équipe (RÉFLEXION 5 minutes)

Et quelles sont leurs caractéristiques?






La longueur MAX
La bande passante
Le coût
Un avantage
Un désavantage
19
Unshielded Twisted Pair (UTP)


UTP Caractéristiques


Peu $ et simple à installer



Très populaire pour l’accès



Est sujet aux interférence électromagnétiques
(UTP)



Limite de distance de 100m (variation possible
en fonction du protocole liaison)

20
Les types de connexion

8-pin
RJ-45

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21
Attenuation et bruit

Puissance
1.
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Signal interférence
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(SNR)

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Erreur

3.
Bruit moyen

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Bruit
Distance

22
Catégories UTP et STP

Categorie
3
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5
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6
6
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Bande passante
maximum
10 Mbps
10 Mbps
1 Gbps
1 Gbps
1 Gbps
10 Gbps
10 Gbps

Distance maximum du
média
100 meters
100 meters
100 meters
100 meters
100 meters
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100 meters

23
Fibre optique
Caractéristiques:
Discussion en classe …

24
Comment cela fonctionne?

25
Mise en perspective sur l’utilisation de UTP et de la
fibre optique

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LA fibre optique multi-mode ou mono-mode

28

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LAN

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Longueur d’onde

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Multi-mode

1,310 nm (ou 1,550
nm)
Mono-mode

Diamêtre du coeur

50 microns ou 62.5
microns

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30
Fréquence radio
Caractéristiques:
Discussion

en classe …

31
Les types d’antenne

32
Les problème spécifiques à l’utilisaiton des fréquences
radio

33

3-33
La couche physique ?
DISCUSSION en classe


Expliquez dans le
diagramme de notre
projet de classe, le rôle
de la couche physique.
À quel endroit elle
intervient et comment?

34
Entrez votre numéro d’équipe
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Équipe 1
Équipe 2
Équipe 3
Équipe 4
Équipe 5
Équipe 6
Équipe 7
Équipe 8
Équipe 9

0%

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0%

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1

2

3

4

5

6

7

8

9

35
La fibre optique à une largeur de bande
passante théoriquement infinie?
1.
2.

Vrai
Faux

0%

0%

1

2

36
Il est plus facile d’intercepter de
l’information circulant dans la fibre optique
que dans l’air.
1.
2.

Vrai
Faux

0%

0%

1

2

37
Le protocole Ethernet doit absolument
utiliser du câble de type coaxial.
1.
2.

Vrai
Faux

0%

0%

1

2

38
Les résultats
2
2
2
1.83
1.75
1
1

Équipe 1
Équipe 4
Équipe 6
Équipe 5
Équipe 3
Équipe 2
Équipe 7

39
La couche liaison ?
DISCUSSION en classe


Quel est le rôle de la couche liaison lors d’une
communication entre deux applications?

Assurer le transfert de l’information entre deux nœuds
(point à point).



Quelles sont les fonctions de la couche liaison?

Définir un format d’adressage. Pourquoi une adresse?

Définir un format de trame. Pourquoi un format de
trame?

Définir un protocole d’accès au média. Pourquoi? Un
exemple?

Potentiellement, définir la gestion d’erreur, la gestion
de transmission, etc.
40
La couche liaison ?
DISCUSSION en classe


Quels sont les protocoles à la couche liaison?

Nous les étudierons en équipe (RÉFLEXION 5
minutes)
 Et comment fonctionnent-ils?




Quel est le format d’adresse?
Quel est le protocole d’accès au media?
Quel type d’équipement implante ce protocole?
41
Les standards Ethernet


Les comité 802


802.3 pour le standard Ethernet



802.5 pour le standard Token Ring



802.11 pour le standard wireless LAN



802.16 pour le standard WiMax

42
Le fonctionnement de Ethernet
Table de commutation
Port Host
10
A1-44-D5-1F-AA-4C
13
B2-CD-13-5B-E4-65
15
C3-2D-55-3B-A9-4F
16
D4-47-55-C4-B6-9F

Ethernet Switch

D4-47-55-C4-B6-9F

A1-44-D5-1F-AA-4C

B2-CD-13-5B-E4-65

C3-2D-55-3B-A9-4F

43
Mise en perspective !

44
Mise en perspective (Coeur)

4-45

45
L’utilisation de plusieurs point à point

UTP

62.5u
Multi-mode

(100 m maximum)
Liaison physique

(220 m maximum)
Liaison physique

UTP

(100 m maximum)
Liaison physique

46
La trame Ethernet

47

4-47
La virtualisation dans le monde Ethernet !

48
Exemple d’équipement d’entreprise

49
Autres considérations dans les LAN?


Alimentation électrique PoE (AP; VoIP; etc.)



La gestion des équipemenst (SNMP)



LA disposition des équipements



La performance

50
La couche liaison ?
DISCUSSION en classe (5 min
.. 20h50)


Expliquez dans le
diagramme de notre
projet de classe, le rôle
de la couche liaison. À
quel endroit elle
intervient et comment?



Pourquoi utilisons-nous
le mode « bridge » sur
la carte réseau dans
l’environnement
virtuel?
51
EXERCICE couche liaison


Avec votre ordinateur, faire la commande
suivante dans un invite de commande:


arp –a
 Expliquez le résultat

52
Le protocole Ethernet 802.3 et WLAN
802.11 utilisent le même protocole pour
l’accès au média.
1.
2.

Vrai
Faux

0%

0%

1

2

53
Le commutateur est un équipement qui
répond au fonctionnalité de la couche
transport?
1.
2.

Vrai
Faux

0%

0%

1

2

54
Le commutateur utilise des adresses
physiques pour acheminer l’information?
1.
2.

Vrai
Faux

0%

0%

1

2

55
Les résultats!!!!
2
2
2
1.83
1.75
1
1

Équipe 1
Équipe 4
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Équipe 7

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  • 1. S04: Couche physique & Liaison Jean-Sébastien Pilon M. Ing., CISSP, CISM, ISO27001 ISMS PA Lecture: Panko chapitre 1, 3 et 4 (les sujets couverts dans les acétates seulement) http://en.wikipedia.org/wiki/Physical_layer http://en.wikipedia.org/wiki/Data_link_layer http://en.wikipedia.org/wiki/Category_5_cable
  • 2. Le réseau vs l’infrastructure ? Application Client 1 Application Serveur 2 Réseau A B 2
  • 3. Le réseau vs la couche physique et liaison? 3
  • 5. PLAN de la séance  Couche physique  Couche liaison 5
  • 6. Quelles sont les ressources matériels/logiciels requises pour avoir une application fonctionnelle (depuis la couche physique et liaison)? DISCUSSION en classe  Trouvez au minimum 5 composantes / équipe 6
  • 7. Figure 3-2: Standard TCP/IP  Standart Hybride de TCP/IP et OSI   Combine les couches 3-5 de TCP/IP Et combine également les couches 1-2 de OSI TCP/IP Application OSI Application Hybrid TCP/IP-OSI Application Présentation Session Transport Transport Transport Internet Network Internet Subnet Access: Use OSI Standards Here Data Link Data Link Physical Physical 7
  • 8. La couche physique ? DISCUSSION en classe  Quel est le rôle de la couche physique lors d’une communication entre deux applications?  Quels sont les éléments de la couche physique et les responsabilités?  Comment convertir l’information (exemple texte) en suite binaire (0 et 1)? 8
  • 9. La couche physique ? DISCUSSION en classe  Quel est le rôle de la couche physique lors d’une communication entre deux applications?  Assurer un canal de transmission qui permettra de transmettre les bits d’information un par un  La couche physique assure la connectivité de deux nœuds (point à point)  Quels sont les éléments de la couche physique et les responsabilités?  Le média de communication (exemple: paire torsadé)  Les connecteurs (un exemple?)  Fournir les spécifications de transmission  Comment convertir l’information (exemple: texte) en suite binaire (0 et 1)?  Par un exemple: A = 41 Hx = 0100 0001 9
  • 11. Information en binaire ?  Les ordinateurs enregistrent et gèrent l’information sous format binaire (0 ou 1)  Binaire indique 2 possibilités (0 ou 1)  Chaque unité se nomme un bit Exemple de suite binaire: 1101010110001110101100111 11
  • 12. Information en binaire ?  Toutes les informations doivent être encodées en binaire  Texte  Nombre entier et décimal  Graphique  La voix humaine  etc. Allo 11011001… 12
  • 13. Qu’est-ce que la table ASCII???  Le pourquoi?   Afin de représenter du texte (A, a, 3, $, etc.) en format binaire pour la gestion à l’intérieur de l’ordinateur ASCII  Table sur 7 bits par caractère  27 (128) caractères de base 13
  • 14. Information en hexadecimal? Decimal? Binaire? Pourquoi??? 14
  • 15. ASCII  Chaque caractère ASCII est envoyé en octet (8 bits)  Le 8ième bit n’est pas toujours utilisé 1 0 1 0 0 1 1 1 Caractère ASCII Libre 15
  • 16. ASCII  Afin d’envoyer un Hello world!, combien de caractère dois-je transmettre? 16
  • 17. Et le 8ième bit ???  “Extended ASCII”  2 8 (256) caractère possible (incluant les 127 de la table ASCII)  Les caractère de + nous permettre d’avoir des caractère spéciaux (tel que “é”) 17
  • 18. Un octet vs un bit???  Un octet est un groupe de 8 bits  En anglais, bit / byte (octet) Octet = 8 Bits Ex: 10010111 18 2-18
  • 19. La couche physique ? DISCUSSION en classe  Quels sont les types de câblages que nous pouvons utiliser? Nous les étudierons en équipe (RÉFLEXION 5 minutes)  Et quelles sont leurs caractéristiques?      La longueur MAX La bande passante Le coût Un avantage Un désavantage 19
  • 20. Unshielded Twisted Pair (UTP)  UTP Caractéristiques  Peu $ et simple à installer  Très populaire pour l’accès  Est sujet aux interférence électromagnétiques (UTP)  Limite de distance de 100m (variation possible en fonction du protocole liaison) 20
  • 21. Les types de connexion 8-pin RJ-45 4 paires 21
  • 22. Attenuation et bruit Puissance 1. 4. Signal interférence 2. Ratio signal-bruit (SNR) 5. Erreur 3. Bruit moyen 2. Bruit Distance 22
  • 23. Catégories UTP et STP Categorie 3 4 5 5e 6 6 6A Bande passante maximum 10 Mbps 10 Mbps 1 Gbps 1 Gbps 1 Gbps 10 Gbps 10 Gbps Distance maximum du média 100 meters 100 meters 100 meters 100 meters 100 meters 55 meters 100 meters 23
  • 26. Mise en perspective sur l’utilisation de UTP et de la fibre optique 26
  • 27. Les types de connexions 27 3-27
  • 28. LA fibre optique multi-mode ou mono-mode 28 3-28
  • 29. La fibre optique mono-mode 29 3-29
  • 30. 3-24: LAN Fiber Versus Carrier WAN Fiber LAN WAN Distance 200 m à 300 m 1 à 40 km Longueur d’onde 850 nm Type de fibre Multi-mode 1,310 nm (ou 1,550 nm) Mono-mode Diamêtre du coeur 50 microns ou 62.5 microns 8.3 microns 30
  • 33. Les problème spécifiques à l’utilisaiton des fréquences radio 33 3-33
  • 34. La couche physique ? DISCUSSION en classe  Expliquez dans le diagramme de notre projet de classe, le rôle de la couche physique. À quel endroit elle intervient et comment? 34
  • 35. Entrez votre numéro d’équipe 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Équipe 1 Équipe 2 Équipe 3 Équipe 4 Équipe 5 Équipe 6 Équipe 7 Équipe 8 Équipe 9 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 35
  • 36. La fibre optique à une largeur de bande passante théoriquement infinie? 1. 2. Vrai Faux 0% 0% 1 2 36
  • 37. Il est plus facile d’intercepter de l’information circulant dans la fibre optique que dans l’air. 1. 2. Vrai Faux 0% 0% 1 2 37
  • 38. Le protocole Ethernet doit absolument utiliser du câble de type coaxial. 1. 2. Vrai Faux 0% 0% 1 2 38
  • 39. Les résultats 2 2 2 1.83 1.75 1 1 Équipe 1 Équipe 4 Équipe 6 Équipe 5 Équipe 3 Équipe 2 Équipe 7 39
  • 40. La couche liaison ? DISCUSSION en classe  Quel est le rôle de la couche liaison lors d’une communication entre deux applications?  Assurer le transfert de l’information entre deux nœuds (point à point).  Quelles sont les fonctions de la couche liaison?  Définir un format d’adressage. Pourquoi une adresse?  Définir un format de trame. Pourquoi un format de trame?  Définir un protocole d’accès au média. Pourquoi? Un exemple?  Potentiellement, définir la gestion d’erreur, la gestion de transmission, etc. 40
  • 41. La couche liaison ? DISCUSSION en classe  Quels sont les protocoles à la couche liaison? Nous les étudierons en équipe (RÉFLEXION 5 minutes)  Et comment fonctionnent-ils?    Quel est le format d’adresse? Quel est le protocole d’accès au media? Quel type d’équipement implante ce protocole? 41
  • 42. Les standards Ethernet  Les comité 802  802.3 pour le standard Ethernet  802.5 pour le standard Token Ring  802.11 pour le standard wireless LAN  802.16 pour le standard WiMax 42
  • 43. Le fonctionnement de Ethernet Table de commutation Port Host 10 A1-44-D5-1F-AA-4C 13 B2-CD-13-5B-E4-65 15 C3-2D-55-3B-A9-4F 16 D4-47-55-C4-B6-9F Ethernet Switch D4-47-55-C4-B6-9F A1-44-D5-1F-AA-4C B2-CD-13-5B-E4-65 C3-2D-55-3B-A9-4F 43
  • 45. Mise en perspective (Coeur) 4-45 45
  • 46. L’utilisation de plusieurs point à point UTP 62.5u Multi-mode (100 m maximum) Liaison physique (220 m maximum) Liaison physique UTP (100 m maximum) Liaison physique 46
  • 48. La virtualisation dans le monde Ethernet ! 48
  • 50. Autres considérations dans les LAN?  Alimentation électrique PoE (AP; VoIP; etc.)  La gestion des équipemenst (SNMP)  LA disposition des équipements  La performance 50
  • 51. La couche liaison ? DISCUSSION en classe (5 min .. 20h50)  Expliquez dans le diagramme de notre projet de classe, le rôle de la couche liaison. À quel endroit elle intervient et comment?  Pourquoi utilisons-nous le mode « bridge » sur la carte réseau dans l’environnement virtuel? 51
  • 52. EXERCICE couche liaison  Avec votre ordinateur, faire la commande suivante dans un invite de commande:  arp –a  Expliquez le résultat 52
  • 53. Le protocole Ethernet 802.3 et WLAN 802.11 utilisent le même protocole pour l’accès au média. 1. 2. Vrai Faux 0% 0% 1 2 53
  • 54. Le commutateur est un équipement qui répond au fonctionnalité de la couche transport? 1. 2. Vrai Faux 0% 0% 1 2 54
  • 55. Le commutateur utilise des adresses physiques pour acheminer l’information? 1. 2. Vrai Faux 0% 0% 1 2 55
  • 56. Les résultats!!!! 2 2 2 1.83 1.75 1 1 Équipe 1 Équipe 4 Équipe 6 Équipe 5 Équipe 3 Équipe 2 Équipe 7 56

Notes de l'éditeur

  1. <number> In a networking course, it seems good to begin with a preliminary definition of the word, “network.” According to this book, “Our preliminary definition of a network is a communication system that allows application programs on different hosts to work together.” This figure looks at networks from the user’s point of view—the only viewpoint that matters in the end. The definition focuses on networks because users only care about applications. The rest is details they don’t care about. The network is shown as a cloud to indicate that the workings of the network should be invisible to users Of course, we have to look inside the network to make it serve user needs. [At the beginning of the 20th century, an immigrant came to America. He had been told that the streets in America were paved with gold. When he got there, he found that the streets weren’t even paved. Guess who was going to do the paving?]
  2. <number> <Note the simultaneous existence of horizontal and vertical communication.>
  3. <number> <Read the text box.>
  4. <number> <Read the text box.>
  5. <number> <Read the slide.> [“Bit” is an abbreviation for “binary digit.” Digits are the numbers from 0 through 9. As noted later, the word, “digit” is a synonym for finger.]
  6. <number> Non-binary data must be encoded into binary. For instance, “Hello” would be encoded as 11011001… There are many types of data that have to be encoded in binary. <Read through the list.> Each data type needs a different binary conversion method.
  7. <number> <Read the slide.>
  8. <number> <Read the slide.> <Then walk through the image.>
  9. <number> There are twelve characters, including the space between the two words and the exclamation point. Therefore, you would need to transmit 12 bytes.
  10. <number> <Read the slide.>
  11. <number> Before we talk in detail about syntax, we need to introduce a new term, the “octet.” An octet is a group of eight bits. “Isn’t that a byte?” you ask? YES! Computer people measure length in bytes, but networking people traditionally measure length in octets, so you need to get used to the terminology. The term “octet” is at least logical. An octopus has eight arms. An octagon has eight sides. <Question: Which month is October? Answer: It is the 10th month, not the 8th.. The Romans screwed things up when they added July and August to honor Julius Caesar and Augustus Caesar, moving October from the 8th month to the 10th month.>
  12. <number> <Read the slide.>
  13. <number> 1. A length of UTP wiring is called a UTP cord. 2. The cord has 8 wires organized in 4 pairs. Each pair’s two wires are twisted around each other, as we will see later. 3. There is an 8-pin RJ-45 connector at each end of the cord.
  14. <number> <Read the text box, pointing out each item in turn.>
  15. <number> Now we will look at categories of UTP wiring. As the slide title says, category is a measure of wire QUALITY. Higher quality wire can send signals farther at high speeds. Most UTP sold today is Category 5e or Category 6 wiring. For 10 Gbps, Category 6A or Category 7 wiring will be needed. Category 7 is SHIELDED twisted pair. There is metal shielding around each pair and around the four pairs. This reduces interference, which becomes critical at higher speeds. [Think of crazy people who put tin foil on their heads to keep the government from reading their thoughts.]
  16. <number> UTP is one important data transmission medium. Another is optical fiber, which carries light signals.
  17. <number> <Read the text box.>
  18. <number> UTP and fiber are not really competitors. By and large, they are used for different purposes. <Read the text boxes.> Sometimes, fiber is used for access lines, and sometimes UTP is used for trunk lines, but these are exceptions.
  19. <number> <Read the text box.>
  20. <number> <Read the text box.>
  21. <number> <Read the text box.>
  22. <number> <Walk through the comparison between LAN fiber and the type of fiber that carriers use.> <Then read the box at the bottom for emphasis.>
  23. <number> Now we come to our third type of medium, radio transmission.
  24. <number> <Compare and contrast the two types of antennas.> Question: Which is used for mobile telephones? Answer: Omnidirectional antennas. Question: Why omnidirectional antennas? Answer: Distances are fairly short, and there is no way to know where to point the antennas. [Imagine having to walk around with a dish all the time to use your mobile phone!]
  25. <number> <Read the text box.>
  26. <number> <Read the slide.>
  27. <number> Having looked at applications and quality of service, we will now begin to look at how networks operate. We will begin with what switches do with messages, which are called frames in switched networks. <Read the text box; then go on to the next screen.>
  28. <number> Most networks have more than one switch. This is a building with a basement equipment room and two floors of offices. On each floor, stations connect to a workgroup switch via wires or wireless transmission. A core switch in the basement equipment room connects the workgroups switches on each floor to one another. There also is a router that connects the building to the outside world.
  29. <number> In Ethernet, hosts connect to workgroup switches. Core switches connect switches together. The group of all core switches is called the network’s core. Ethernet switches MUST be organized in a hierarchy. If you create a loop, bad things happen. <Trace the single path between Client PC1 and Server X.> <Trace the single possible path between Client PC1 and Server Y.>
  30. <number> Each trunk line along the way has a distance limit. <Go through the distance limits on each of the three links.>
  31. <number> This is the layout of the Ethernet MAC layer frame. Each field is a certain number of octets long. The preamble frame arrives first.
  32. <number> <Read the Yellow text box> <Ask what client hosts can reach the Host D server> <Ask what clients can reach the Host B and Host E servers>
  33. <number> <Read the slide.>
  34. <number> <Read the slide.>