Sujet du Bac Numérique et Sciences Informatiques 2023 · Nouvelle-Calédonie Jour 1

Dans cet exercice, on utilise le langage SQL ( Structured Query Language).

Une radio locale cherche à organiser les informations concernant la musique qu'elle diffuse à l'antenne. Elle fait appel à une société lui proposant un site web utilisant un système de gestion de base de données.

1) Système de gestion de base de données

Jusque-là, les informations étaient stockées sur une feuille tableur à laquelle chacun des programmateurs musicaux de la radio avait accès sur le réseau local de la station.

Citer le nom d'un système de gestion de base de données.

2) Schéma relationnel

La société propose alors à la radio locale d'utiliser le schéma relationnel suivant pour créer la base de données:

Artiste ( artisteId, artiste)

Format ( formatId, format)

Genre ( genreId, genre)

Album ( albumId, titrealbum, #artisteId)

Titre ( titreId, titre, #albumId, #formatId, #genreId, compositeurs, duree)

Les clés primaires sont soulignées et les clés étrangères sont précédées du caractère #.

a.

Indiquer un attribut de la table Album.

b.

Expliquer en quoi la présence d'une clé primaire est indispensable dans une relation.

c.

Expliquer le rôle de la clé étrangère albumId dans la table Titre.

d.

À partir de l'extrait de la feuille tableur de la question 1 et des extraits de tables ci-dessous, indiquer sans justification sur le document réponse les valeurs des attributs permettant de compléter l'extrait de la table Titre proposé.

formatId · format

1 · 'MPEG audio file'

genreId · genre

2 · 'Metal'

albumId · titrealbum · #artisteId

127 · 'Tribute' · 56

artisteId · artiste

56 · 'Ozzy Osbourne'

titreId

titre

#albumId

#formatId

#genreId

compositeurs

duree

2

'Paranoïd'

3) Requêtes SQL

Les Black Eyed Peas ont sorti un nouvel album 'Translation' en 2020. Un des programmateurs musicaux de la radio voudrait saisir ce nouvel album dans la base de données.

Un programmateur exécute la requête: SELECT * FROM Artiste;

a.

Le nombre de résultats apparaît trop important pour être lisible.

Modifier cette requête pour n'afficher que le groupe Black Eyed Peas.

b.

Le groupe est bien enregistré dans la base de données.

Écrire une requête permettant d'afficher tous les albums du groupe Black Eyed Peas déjà présents dans la base de données.

La requête doit permettre d'obtenir un résultat semblable au tableau ci-dessous:

albumId · titrealbum · artisteId · Artiste

348 · Elephunk · 169 · Black Eyed Peas

349 · Monkey Business · 169 · Black Eyed Peas

c.

Écrire une requête pour ajouter le nouvel album 'Translation' qui aura 2500 pour albumId.

4) Analyse de requêtes

Un programmateur de la radio cherche à obtenir tous les titres auxquels a collaboré Adrian Smith.

a.

En se référant à l'extrait de la feuille tableur de la question 1, indiquer le nom d'un titre d'Adrian Smith qui n'apparaît pas dans le résultat de la requête suivante:

SELECT titre FROM Titre WHERE compositeurs = 'Adrian Smith';

b.

Expliquer pourquoi cette requête n'est pas suffisante pour obtenir tous les titres auxquels a collaboré Adrian Smith.

Exercice 2 (4 points)

On considère une donnée binaire émise par un émetteur. La transmission d'informations peut subir différentes perturbations dues à des interférences entre signaux électromagnétiques, à des imperfections du système électronique, etc. Celles-ci sont susceptibles de provoquer des erreurs dans la transmission des données.

Il est donc nécessaire de pouvoir détecter et corriger ces erreurs de transmission.

Une des techniques utilisées est d'adjoindre au signal un bit de parité. L'émetteur calcule la valeur de la parité puis transmet cette valeur dans la trame, selon la règle suivante:

le bit de parité vaut 0 si la somme des bits de données est un nombre pair;

le bit de parité vaut 1 si la somme des bits de données est un nombre impair.

Pour un nombre écrit en binaire 1001001, la somme de ses bits est de 3. Sa parité est donc 1. Le signal transmis sera 10010011.

Après réception de la donnée, le récepteur calcule le bit de parité et le compare à celui de l'émetteur contenu dans la trame. Un signal dont le bit de parité est modifié a forcément subi une altération.

1. a)

Indiquer les bits de parité associés aux représentations binaires des deux entiers naturels 9 et 16 écrits en base 10.

1. b)

Les détections d'erreurs utilisant un unique bit de parité sont cependant perfectibles. Proposer deux exemples d'erreurs n'étant pas détectables par cette technique.

2.

Écrire en langage Python une fonction calcul_parite prenant en paramètre une liste Liste_bits constituée d'entiers valant 0 ou 1 et retournant l'entier 1 ou 0 correspondant à son bit de parité.

Exemple:

>>> Liste_bits = [0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1]

>>> calcul_parite(Liste_bits)

1

3) L'utilisation du codage de Hamming permet d'obtenir une technique de détection d'erreurs plus performante que celle étudiée précédemment.

On s'intéresse au code qui consiste à joindre trois bits de parité [p1, p2, p3] à quatre bits de données [d1, d2, d3, d4]. Ce qui donne un message codé sur sept bits.

Les trois bits de parité sont définis ainsi:

p1 est le bit de parité des trois bits de données d1, d2, d4;

p2 est le bit de parité des trois bits de données d1, d3, d4;

p3 est le bit de parité des trois bits de données d2, d3, d4.

Le message encodé que l'on transmet s'écrit alors comme suit: [p1, p2, d1, p3, d2, d3, d4].

3. a)

Justifier que le codage en binaire de Hamming de la donnée binaire [1, 0, 0, 1] est [0, 0, 1, 1, 0, 0, 1].

3. b)

Écrire en langage Python une fonction codage_hamming prenant en argument une liste de quatre bits valant 0 ou 1 et retournant une liste de sept bits contenant le message encodé selon le codage de Hamming. Cette fonction utilisera la fonction calcul_parite définie à la question 2.

Par exemple:

>>> donnees = [1, 0, 0, 1]

>>> codage_hamming(donnees)

[0, 0, 1, 1, 0, 0, 1]

4) Après le codage de Hamming de quatre bits de données, on obtient une liste M de sept bits [p1, p2, d1, p3, d2, d3, d4]. La technique proposée pour détecter des erreurs consiste à évaluer trois bits de contrôle de parité [c1, c2, c3]:

c1 est le bit de parité de l'ensemble [p3, d2, d3, d4];

c2 est le bit de parité de l'ensemble [p2, d1, d3, d4];

c3 est le bit de parité de l'ensemble [p1, d1, d2, d4].

4. a)

Soit la liste M = [0, 0, 1, 1, 0, 0, 1]. Lors de la transmission de cette liste, une erreur survient sur le troisième bit: le bit d1 passe à 0. Justifier, en calculant les bits de contrôle de parité, que [c1, c2, c3] = [0, 1, 1].

4. b)

Le tableau suivant indique les bits altérés correspondant aux différentes valeurs de [c1, c2, c3]:

Pas de bit altéré

p1 altéré

p2 altéré

d1 altéré

p3 altéré

d2 altéré

d3 altéré

d4 altéré

[c1, c2, c3]

[0, 0, 0]

[0, 0, 1]

[0, 1, 0]

[0, 1, 1]

[1, 0, 0]

[1, 0, 1]

?

?

Indiquer sur la copie les triplets correspondant à d3 altéré et d4 altéré.

4. c)

Indiquer en quoi cette technique utilisant le code de Hamming est plus performante que celle utilisant le bit de parité.

Exercice 3 (4 points)

1) On considère un réseau domestique schématisé ci-dessous.

a.

Expliciter ce qu'est une adresse MAC (Media Access Control) ou adresse physique.

b.

Indiquer l'adresse IP (Internet Protocol) de la passerelle par défaut du téléphone.

c.

Lister le ou les équipements qui apparaîtront dans la table ARP (Adress Resolution Protocol) du téléphone lorsqu'il établira la communication avec internet. La table ARP donne la correspondance entre les adresses IP et les adresses MAC d'un réseau local.

Exercice 3 (4 points)

1) On considère un réseau domestique schématisé ci-dessous.

2) Protocole RIP et étude de pannes

On modélise la topologie d'un réseau par un schéma où chaque sommet correspond à un routeur implémentant le protocole RIP ( Routing Information Protocol). Le protocole RIP permet de construire les tables de routage des différents routeurs, en indiquant pour chaque routeur, la distance (en nombre de sauts) qui le sépare d'un autre routeur.

Dans cette question, on utilisera le Réseau 1 ci-dessus. On se place au niveau du routeur A.

a.

Indiquer deux routes qui permettent d'atteindre le routeur D et leur nombre de sauts.

b.

Compléter le tableau des routes et des nombres de sauts respectifs établis par chacun des routeurs pour rejoindre le routeur D:

Routeur

Destination

Passerelle à utiliser

Nombre de sauts

A

D

C

2

B

D

C

D

E

D

F

D

G

D

c.

Compléter la table de routage complète du routeur B selon le protocole RIP:

Routeur

Destination

Passerelle à utiliser

Nombre de sauts

B

A

C

D

E

F

G

On suppose que, maintenant, dans le réseau 1, le routeur A tombe en panne.

d.

Indiquer alors les étapes principales qui se déroulent lors de la gestion de cette panne.

e.

Compléter la nouvelle table de routage du routeur B après re-convergence suite à la panne du routeur A:

Routeur

Destination

Passerelle à utiliser

Nombre de sauts

B

C

G

C

E

D

E

F

G

3) Protocole OSPF et comparaison avec RIP

On analyse maintenant une nouvelle topologie du réseau appelé Réseau 2. Chaque sommet représente un routeur et la pondération des arêtes correspond aux coûts des liaisons entre les deux routeurs reliés. Le protocole OSPF ( Open Shortest Path First) est ainsi utilisé.

On considère que les routeurs ont effectué assez d'échanges afin d'obtenir toutes les relations.

a.

Indiquer la route entre les routeurs G et E avec le protocole RIP.

b.

Indiquer la route entre les routeurs G et E avec le protocole OSPF.

c.

Indiquer ce qui est optimisé dans le protocole OSPF par rapport au protocole RIP.

d.

Compléter la table de routage complète du routeur B après convergence selon le protocole OSPF:

Destination

Passerelle à utiliser

Métrique

A

C

D

E

F

G

H