Les méthodes de contrôle d'accès à un réseau font partie de la couche liaison de données (sous-couche MAC : Medium Access Control).
La topologie ne fait pas à proprement parler partie de cette couche mais elle y a des implications très directes, ce qui justifie de les associer dans l'exposé.
6.1. TOPOLOGIE
La figure 6.1. présente les principales topologies des réseaux de communication.
6.1.1. RESEAUX INTERCONNECTES ET MAILLES
Chaque nœud du réseau est relié à tous les autres nœuds par une liaison point-à-point propre. Ce type de réseau donne lieu à une gestion particulièrement simple des communications qui se limitent, en fait, à un ensemble de communications bilatérales. Moyennant une gestion nettement plus complexe, il est possible de conférer aux nœuds des possibilités de routage des messages reçus c'est-à-dire de réémission de ces messages vers d'autres nœuds. On obtient ainsi un réseau à très grande disponibilité puisqu'il existe plusieurs chemins possibles d'un nœud vers un autre.
Les réseaux maillés constituent une version dégradée du cas précédent où l'interconnexion n'est plus complète. Bien entendu, dans ce cas, les nœuds doivent obligatoirement assurer un routage des messages. Il est clair que les structures interconnectées ou maillées sont très coûteuses en lignes de transmission et très difficiles à étendre. Elles s'utilisent dans les réseaux publics de transmission (EX : EURONET, SWIFT, DCS, ...) mais ne conviennent assurément pas pour les réseaux locaux où le nombre de nœuds est en général très important.
6.1.2. RESEAUX EN ETOILE
Cette structure est très bien adaptée au cas où le plus gros des communications a lieu entre les nœuds périphériques et le nœud central (terminaux vers ordinateurs par exemple, supervision de processus, etc.). Dans les autres cas, le nœud central doit router les messages incidents vers les nœuds destinataires. Remarquons que ce rôle de
"commutateur" peut parfaitement être tenu par un central téléphonique privé de type électronique (PBX = Private Branch Exchange). C'est une solution fréquemment utilisée en bureautique où l'on se sert alors du réseau téléphonique interne de l'entreprise.
D'une manière générale, on peut dire que la structure en étoile est plus économique en lignes que la structure maillée mais elle est aussi plus fragile étant donné la centralisation qui est opérée : une panne de liaison isole complètement le nœud concerné, une panne du nœud central paralyse tout le réseau.
Les réseaux "cluster" constituent une généralisation du cas précédent.
6.1.3. RESEAUX BUS
Dans un réseau BUS, les nœuds sont tous greffés en parallèle sur un câble unique (liaison multipoint). Les connexions au BUS se font par exemple en se "piquant" sur le câble sans coupure de ce dernier et donc, aussi, sans interruption du service. On se trouve en fait dans une situation pratiquement analogue à celle du réseau de distribution d'énergie électrique. Le câblage d'un site peut ainsi se faire à l'avance sans connaissance a priori des besoins en communications. Ces qualités de souplesse et d'extensibilité constituent les principaux atouts des réseaux BUS et expliquent leur succès. (Le réseau ETHERNET appartient à cette catégorie). La panne d'un nœud n'affecte pas le reste du réseau; une coupure du câble, par contre, isole une partie plus ou moins importante du réseau.
Les réseaux en arbre constituent une généralisation du cas précédent.
6.1.4. RESEAUX EN ANNEAU
L'anneau est composé d'un ensemble fermé de liaisons point-à-point entre nœuds.
Un message émis d'un nœud vers un autre doit donc transiter par tous les nœuds intermédiaires. A chaque passage dans un nœud, le message est régénéré ce qui permet des distances plus importantes que dans le cas précédent. Chaque nœud doit être capable de router les messages incidents. Il s'agit cependant d'une opération beaucoup plus simple que dans le cas des réseaux maillés puisqu'il n'y a qu'un seul routage possible : vers le nœud suivant de l'anneau.
On retrouve dans les réseaux en anneau un peu de la souplesse des réseaux BUS, un peu seulement car l'ajout d'un nœud oblige de couper le câble et d'interrompre le service. Dans les structures en anneau simples, la panne d'un nœud ou d'une liaison paralyse totalement le réseau. Il est cependant assez facile de se prémunir contre une panne de nœud en prévoyant un court-circuitage automatique des nœuds défaillants par un relayage électromécanique (à l'intervention d'un "watch dog"). Pour certaines classes d'application, l'anneau présente des avantages au niveau de 1a gestion des communications : celle-ci est en effet déterministe tandis qu'elle est statistique dans la plupart des réseaux BUS (voir § 6.2.). Il sera par exemple plus simple ici de répondre aux contraintes de temps réel propres au contrôle de processus industriel.
6.2. CONTROLE D'ACCES AU RESEAU
Sauf dans le cas de réseaux complètement interconnectés, les communications entre nœuds devront nécessairement emprunter des chemins communs. Des conflits d'accès risquent donc de se poser. Les méthodes présentées ci-dessous ont pour but de les résoudre. En principe ces méthodes peuvent s'appliquer à n'importe quelle topologie de réseau mais il est bien certain qu'il en est qui sont mieux adaptées que d'autres. Nous le signalerons chaque fois.
Les méthodes de contrôle peuvent être fondamentalement classées en deux catégories : les méthodes déterministes et les méthodes statistiques.
Figure 6.1. Topologie des réseaux
Interconnecté Maillé
WAN
Bus Arbre
Anneau Etoile
LAN
Cluster