Introduction aux réseaux informatiques

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Université Paris Dauphine

Master 2 « Économie et gestion des télécommunications et médias » Cours « Techniques et réseaux de télécommunications »

Introduction aux

Patrick Maigron

patrick.maigron@telecom-sudparis.eu

Décembre 2013

Introduction aux réseaux informatiques

Les réseaux informatiques

• Définition

– Un réseau informatique est un ensemble d'équipements informatiques connectés entre eux et permettant d’échanger des informations

– Les informations échangées peuvent être de différentes natures : données informatiques (page web, mail, fichier…), téléphonie, télévision…

• Les objectifs du cours

– Présenter les réseaux locaux d’entreprises : mis en place à l’intérieur des entreprises pour connecter leurs équipements

– Présenter l’architecture et le fonctionnement du réseau Internet

Première partie

Les réseaux locaux d’entreprises

Deuxième partie L’architecture du réseau Internet

Troisième partie Le fonctionnement

du réseau Internet

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Première partie Les réseaux locaux

2

Les réseaux locaux d’entreprises

• Définition

– Les réseaux locaux d’entreprises sont des réseaux informatiques d’étendue limitée (quelques centaines de mètres)

– Ils permettent de connecter les ordinateurs des collaborateurs de l’entreprise aux serveurs internes à l’entreprise et à l’équipement d’accès Internet

– On utilise également des réseaux locaux chez les particuliers, afin de

Réseaux informatiques - Master 226 Dauphine 3 P. Maigron - Déc. 2013

– On utilise également des réseaux locaux chez les particuliers, afin de connecter leurs ordinateurs à la box Internet

– Ils permettent des échanges de données à des débits élevés (plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de Mbps en général)

RLE : Réseau Local d’Entreprise

LAN : Local Area Network

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La classification des réseaux en fonction de leur étendue

Réseaux personnels

(PAN)

Réseaux locaux (LAN)

Réseaux métropolitains

(MAN)

Réseaux grande distance

(WAN)

Personne Entreprise Ville Terre

Distance

100 Km 10 Km

1 Km 100 m

10 m 1 m

Exemple : Bluetooth

Exemples : Ethernet, Wi-Fi, CPL

Exemple : WiMAX

Exemple : Réseau téléphonique,

Internet

Une vue d’ensemble du réseau local d’une entreprise

Ordinateurs des collaborateurs

Serveurs internes et accès Internet Serveur de fichiers

Serveur d’impression

Pour partager des fichiers entre les collaborateurs

Pour imprimer sur l’ensemble des imprimantes

Réseau local

Serveur d’impression et imprimante

Accès Internet

Serveur de messagerie

Serveur d’applications

l’ensemble des imprimantes depuis tous les ordinateurs

Pour accéder à Internet depuis tous les ordinateurs

Pour envoyer et recevoir des e-mails

Pour accéder aux applications métiers

de l’entreprise

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Une vue d’ensemble du réseau local d’un particulier

Pour partager des dossiers entre les ordinateurs

Box Internet Équipements : ordinateurs, consoles

de jeux, téléviseur, domotique…

Réseau local

Box Internet

Pour accéder à Internet depuis tous les équipements Pour imprimer depuis

tous les ordinateurs Pour jouer en réseau Pour recevoir les

chaînes de TV Pour contrôler les équipements à distance

Les principales technologies de réseaux locaux

• Les réseaux Ethernet

– Réseaux filaires sur câble Ethernet ou sur fibre optique – Les plus utilisés en entreprise

• Les réseaux Wi-Fi (Wireless Fidelity)

– Réseaux sans fil

– Alternative permettant la mobilité

• Les réseaux CPL (Courants Porteurs en Ligne)

– Réseaux filaires utilisant les réseaux électriques déjà installés dans les bâtiments

– Alternative évitant d’installer de nouveaux câbles

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Les réseaux Ethernet

• La structure d’un réseau Ethernet

– Utilisation d’un équipement réseau appelé « switch »

– Les ordinateurs et les serveurs sont raccordés sur le switch au moyen de câbles

– La distance entre chaque ordinateur et le switch est limitée (100 m en général)

Switch

≤≤≤≤ 100 m

Source : startech.com

Switch Ethernet

Les réseaux Ethernet

• Le câblage d’un réseau Ethernet

– Deux types de câbles peuvent être utilisés : câble Ethernet et fibre optique

• Câble Ethernet : huit fils de cuivre enroulés deux à deux (paire torsadée), les données sont codées par l’envoi d’un courant électrique

• Fibre optique : fil de verre très fin, les données sont codées par l’envoi de lumière

– Le câble Ethernet est le support le plus utilisé et le moins cher – Le câble Ethernet est le support le plus utilisé et le moins cher

– La fibre optique permet de mettre en place des réseaux plus étendus, mais son utilisation est plus délicate et plus coûteuse

Câble Ethernet

Fibre optique

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Les réseaux Ethernet

• Les débits des réseaux Ethernet

– 10 Mbps – 100 Mbps

– 1000 Mbps (Gigabit Ethernet) – 10 000 Mbps (10 Giga Ethernet)

– Les débits les plus utilisés actuellement sont 100 et 1000 Mbps

• Les caractéristiques des réseaux Ethernet

– La technologie Ethernet date des années 1970

– Elle a évolué de manière continue vers des débits supérieurs – C’est la technologie la plus simple, donc la moins chère – C’est la technologie la plus utilisée en entreprise

Les réseaux Wi-Fi

• La structure d’un réseau Wi-Fi

– On installe un équipement appelé « borne Wi-Fi » ou « point d’accès Wi-Fi » – Les ordinateurs sont équipés de cartes Wi-Fi (ou utilisent une clé USB Wi-Fi) – Les ordinateurs communiquent avec la borne au moyen d’ondes radio (aussi

appelées ondes hertziennes ou ondes électromagnétiques)

– La distance entre chaque ordinateur et la borne est limitée (≈≈≈≈20 m à 300 m)

Source: dslvalley.com

Carte Wi-Fi Clé Wi-Fi Borne Wi-Fi

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Les réseaux Wi-Fi

• Les débits des réseaux Wi-Fi

– Différents débits théoriques selon la version des équipements Wi-Fi : 11 Mbps, 54 Mbps et 600 Mbps

– Les ondes radio subissent un affaiblissement lié à la distance et aux obstacles rencontrés (cloisons, mobilier…)

– Les ordinateurs utilisant la même borne Wi-Fi se partagent le débit

– Les ordinateurs utilisant la même borne Wi-Fi se partagent le débit disponible

– Les débits réels sont donc toujours largement inférieurs aux débits théoriques

• Les fréquences des réseaux Wi-Fi

– Deux bandes de fréquence : 2,4 GHz et 5 GHz

– Seuls les réseaux externes ouverts au public doivent être déclarés à l’ARCEP, et non les réseaux privés (réseaux locaux d’entreprises ou de particuliers) ni les réseaux internes (cybercafés, hôtels…)

– L’ARCEP définit également les puissances d’émission maximales autorisées

Les réseaux Wi-Fi

• La sécurité des réseaux Wi-Fi

– Les ondes radio ne sont pas cloisonnées aux locaux de l’entreprise – Il existe donc un risque d’écoute à l’extérieur des locaux

– Les données sont chiffrées au moyen d’algorithmes cryptographiques (WEP, WPA) pour limiter le risque d’écoute

– Les entreprises avec des contraintes fortes de confidentialité n’utilisent pas – Les entreprises avec des contraintes fortes de confidentialité n’utilisent pas

les réseaux Wi-Fi (défense, aéronautique…)

• La problématique de santé publique

– Débat ouvert concernant les effets nocifs des ondes radio sur la santé

• Les usages des réseaux Wi-Fi

– Usages privés : réseau local d’une entreprise ou chez un particulier – Usages publics : hot spots Wi-Fi (accès publics sans fil à Internet)

• Hôtels, restaurants, cafés, centres commerciaux, jardins publics, bibliothèques, aéroports, transports en commun…

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Les réseaux CPL

• La structure d’un réseau CPL

– Utilisation d’un adaptateur CPL – Les ordinateurs sont connectés aux

adaptateurs CPL

– Les adaptateurs CPL sont branchés dans les prises électriques

dans les prises électriques

– Les ordinateurs communiquent à travers le réseau électrique des bâtiments

Adaptateur CPL

Les réseaux CPL

• Les débits des réseaux CPL

– Différents débits théoriques selon la version des équipements CPL : 14 Mbps, 85 Mbps, 200 Mbps et 500 Mbps

– Les ondes électriques subissent un affaiblissement lié à la qualité du réseau électrique et en cas d’utilisation simultanée d’appareils électroménagers (parasites)

– Les débits réels sont donc toujours largement inférieurs aux débits théoriques

• La sécurité des réseaux CPL

– Il existe un risque d’écoute sur les prises électriques de l’entreprise

– Les données sont donc chiffrées au moyen d’algorithmes cryptographiques

• Les usages des réseaux CPL

– Réseau local d’une entreprise ou chez un particulier

– Certains FAI fournissent des boîtiers d'alimentation électrique avec fonction CPL permettant de connecter sa box et son décodeur TV sans câble Ethernet

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L’interconnexion des réseaux locaux

• La conception de grands réseaux d’entreprises

– Les grandes entreprises utilisent plusieurs réseaux locaux

– Les réseaux locaux d’une même entreprise sont connectés entre eux au moyen d’équipements appelés « routeurs »

– Les routeurs sont connectés aux switches des différents réseaux locaux

• La connexion à Internet

– La connexion à Internet est effectuée au moyen d’un routeur (ou d’une box Internet faisant office de routeur)

– Une fonction de pare-feu (firewall) est mise en place sur le routeur d’accès à Internet

Réseau local

Routeur avec pare-feu

Internet

L’interconnexion des réseaux locaux

• Un exemple d’interconnexion entre deux réseaux locaux

Réseau local 1 Réseau local 2

Routeur

Switch Switch

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Exercice : conception de réseaux d’entreprises

• Premier cas : une TPE

– Un seul site

– 15 ordinateurs, une imprimante, un serveur – Un accès Internet

• Deuxième cas : une PME multi-site

– Deux sites : Paris et Nîmes – Quatre départements :

• Administration (Paris) : 60 ordinateurs, six imprimantes

• Informatique (Paris) : 12 ordinateurs, une imprimante, quatre serveurs

• Production (Nîmes) : 20 ordinateurs, deux imprimantes

• Communication (Nîmes) : 10 ordinateurs, une imprimante – Un accès Internet sur le site de Paris

Deuxième partie L’architecture

19

L’architecture

du réseau Internet

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Requête : demande d’une page web Réponse : contenu de la page web demandée

L’architecture du réseau Internet

• Un exemple : la consultation d’un site web depuis un ordinateur

Serveur Ordinateur

Réponse : contenu de la page web demandée

?

L’architecture du réseau Internet

• Les éléments successifs de l’architecture du réseau Internet

– L’équipement de l’internaute : l’ordinateur et la box Internet

– Le réseau d’accès entre l’internaute et son fournisseur d’accès Internet – Le fournisseur d’accès Internet de l’internaute (FAI)

– Les réseaux internationaux (dorsales Internet) – Le fournisseur d’accès Internet du serveur – Le fournisseur d’accès Internet du serveur – Le serveur web chez un hébergeur web

Serveur Ordinateur Box

FAI Dorsale FAI

Réseau d’accès

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L’équipement de l’internaute

• L’ordinateur

– Il contient un système d’exploitation (Windows, Linux, Android, iOS…) avec les logiciels réseau nécessaires à la communication sur Internet (IP, TCP) – Il contient des logiciels applicatifs nécessaires à l’utilisation des applications

Internet : navigateur web, logiciel e-mail, logiciel de voix sur IP…

• La box Internet

– La box Internet est un équipement permettant d’envoyer et de recevoir des données informatiques sur la ligne de l’internaute

Ordinateur Box

Exemples de box Internet

Le réseau d’accès

• Définition

– Le réseau d’accès (ou boucle locale) est le réseau connectant les locaux de l’internaute et ceux de l’opérateur

– Exemple : dans le cas de l’ADSL, c’est la ligne téléphonique entre la prise téléphonique de l’internaute et le central téléphonique de l’opérateur

• Il existe de nombreux réseaux d’accès possibles

– Internet bas débit : sur la ligne téléphonique – Internet bas débit : sur la ligne téléphonique

– Internet haut débit : ADSL sur la ligne téléphonique, câble coaxial – Internet très haut débit : fibre optique

– Internet sans fil : Wi-Fi, WiMAX – Internet mobile : 2G, 3G, 4G – Internet par satellite

– Chaque technologie d’accès a ses propres caractéristiques : débits, contraintes de distance, conditions réglementaires d’usage

– Ces technologies peuvent selon le cas être concurrentes ou complémentaires

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Les accès Internet bas débit

• La technologie d’accès Internet bas débit

– Les données sont transmises sur la ligne téléphonique en utilisant les mêmes fréquences que la voix (fréquences basses : jusqu’à 4000 Hz)

– Le débit est très faible : limité à 56 Kbps

– Cette technologie a été progressivement remplacée par les technologies haut débit au début des années 2000

Réseaux informatiques - Master 226 Dauphine 24 P. Maigron - Déc. 2013 Source : ARCEP

Les accès Internet haut débit par l’ADSL

• La technologie d’accès ADSL

– Les données Internet sont transmises sur la ligne téléphonique en utilisant des fréquences différentes de celles du téléphone classique

– Le téléphone classique utilise des fréquences basses (jusqu’à 4000 Hz)

– L’ADSL utilise des fréquences hautes (supérieures à 4000 Hz), ce qui permet d’échanger des données Internet sans perturber le téléphone classique

• Jusqu’à un million de Hz en ADSL 1 et deux millions de Hz en ADSL 2+

– Les données montantes (de l’internaute vers Internet) utilisent des fréquences différentes des données descendantes (d’Internet vers l’internaute)

Source : pfast.fr

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Les accès Internet haut débit par l’ADSL

• Les débits de la technologie ADSL

– ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line

– La technologie d’accès ADSL est asymétrique : elle permet des débits descendants supérieurs aux débits montants

– Débits théoriques maximum : 8 Mbps / 1 Mbps (en ADSL 1) et 25 Mbps / 1,2 Mbps (en ADSL 2+)

– Le débit réel diminue en fonction de la longueur de la ligne téléphonique (entre les locaux de l’internaute et le central téléphonique de l’opérateur)

• Les limitations en distance de la technologie ADSL

– Les lignes trop longues ne sont pas éligibles à l’ADSL (supérieures à 5 ou 6 Km)

– La couverture du territoire national est donc légèrement incomplète

– La variante « Re-ADSL 2 » (Reach Extended ADSL 2) étend la couverture aux lignes inférieures à 8 Km environ pour un débit descendant de 512 Kbps seulement

Les accès Internet haut débit par l’ADSL

• Offres commerciales

– Offres en France : Alice, Bouygues Télécom, Free, NordNet, Numericable, Orange, OVH, Ozone, Prixtel, SFR, Virgin Mobile

• Les autres technologies DSL

– Il existe différentes autres variantes de l’ADSL

– La mise en place d’une nouvelle technologie DSL en France nécessite des – La mise en place d’une nouvelle technologie DSL en France nécessite des

expérimentations préalables et une autorisation de l’ARCEP afin de ne pas perturber les technologies existantes

– La technologie d’accès VDSL2 (Very high bit-rate DSL) est en cours de

déploiement en France : elle permet des débits supérieurs (jusqu’à 100 Mbps selon la longueur de la ligne) mais ne concerne qu’une minorité de lignes (moins de 1 Km, soit 6% des lignes seulement)

– La technologie d’accès symétrique SDSL (Symmetric DSL) est destinée aux entreprises : les débits montants et descendants sont identiques

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L’architecture ADSL

• Les équipements côté internaute

– Une box ADSL

– Un filtre séparant les fréquences basses (téléphonie classique) et les fréquences hautes (données Internet)

• Les équipements côté FAI

– Un filtre séparant les fréquences basses (téléphonie classique) et les fréquences hautes (données Internet)

fréquences hautes (données Internet)

– Un équipement appelé « DSLAM » permettant d’envoyer les données Internet vers le réseau du FAI

Source : Wikipédia

L’architecture ADSL (photos)

Filtre ADSL

Sources : Wikipédia et Aménagement numérique des territoires

DSLAM

Vers

la box Vers le

téléphone

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La montée en débit

• L’objectif de la montée en débit

– Rendre éligibles à l’ADSL les lignes inéligibles du fait de leur longueur trop importante

– 0,7% des lignes sont inéligibles à l’ADSL en France (fracture numérique)

• Une solution : les NRA-ZO ou NRA-MeD

– NRA-ZO = Nœud de raccordement d’abonnés en zone d’ombre – NRA-ZO = Nœud de raccordement d’abonnés en zone d’ombre

– NRA-MeD = Nœud de raccordement d’abonnés pour la montée en débit – Création de nouveaux nœuds de raccordement d’abonnés plus proches des

communes inéligibles à l’ADSL (car trop éloignées du NRA existant) – Installation de DSLAM dans ces nouveaux NRA

– Financement en grande partie par les collectivités territoriales (mairies, etc.) – Statistiques de juin 2013

• ≈ 15 600 NRA au total

• ≈ 1900 NRA-ZO

Le dégroupage

• Définition

– Seul l’opérateur téléphonique historique possède un réseau d’accès connectant la totalité des logements et des entreprises d’un pays

– En France, ce réseau d’accès a été construit progressivement par la direction générale des Télécommunications (en grande partie dans les années 1970), puis rétrocédé à France Télécom lors de la déréglementation du secteur – Le coût de mise en œuvre de ce réseau d’accès est très important du fait des – Le coût de mise en œuvre de ce réseau d’accès est très important du fait des travaux de génie civil qui ont été nécessaires : il est estimé par l'ARCEP à 28 milliards d'euros

– Il n’est donc pas possible pour un opérateur nouvel entrant de construire son propre réseau d’accès du fait des coûts associés

– Les régulateurs nationaux ont alors imposé aux opérateurs historiques de mettre en place le dégroupage de leur réseau d’accès afin d’ouvrir à la concurrence les technologies DSL

– Le dégroupage est la technique permettant aux opérateurs tiers d’accéder au réseau d’accès téléphonique de l’opérateur historique moyennant une

redevance

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Le dégroupage

• Les deux types de dégroupage

– En dégroupage partiel, la téléphonie reste gérée par l’opérateur historique et l’accès Internet est géré par l’opérateur tiers

– En dégroupage total, la téléphonie et l’accès Internet sont tous deux gérés par l’opérateur tiers (plus d’abonnement de l’internaute chez l’opérateur

historique)

• Les coûts du dégroupage

– Les coûts versés par l’opérateur tiers à l’opérateur historique pour l’utilisation de son réseau d’accès téléphonique sont régulés par l’ARCEP

– Ils couvrent les coûts d’entretien du réseau d’accès téléphonique

– Coûts pour l’opérateur tiers en dégroupage partiel : 1,64 € HT/ligne/mois – Coûts pour l’opérateur tiers en dégroupage total : 8,90 € HT/ligne/mois – Pourquoi cette différence de coûts ?

L’architecture du dégroupage

Dégroupage partiel Dégroupage total

Source : Aménagement numérique des territoires

Légende

En bleu : opérateur tiers En orange : opérateur historique

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La carte du dégroupage

• Le dégroupage en France

– Les FAI dégroupent en priorité les zones les plus peuplées

Source : ARCEP

plus peuplées

– Au 30 juin 2013 : environ 88% de la population peut accéder à des offres dégroupées

Les accès Internet haut débit et très haut débit par le câble

• La technologie d’accès câble

– Les données sont transmises sur les réseaux câblés des câblo-opérateurs – Les réseaux des câblo-opérateurs utilisent de la fibre optique en cœur de

réseau et du câble coaxial en cuivre en extrémité de réseau

• Les offres câble en France

– Réseau de Numericable, également utilisé par Bouygues Telecom – Réseau de Numericable, également utilisé par Bouygues Telecom – Offres commerciales voisines et concurrentes des offres ADSL et fibre

• Offres « haut débit » : jusqu’à 30 Mbps / 1 Mbps

• Offres « très haut débit » : jusqu’à 100 ou 200 Mbps / 5 ou 10 Mbps

– Les offres « très haut débit » basées sur le câble sont commercialisées sous le nom commercial de « fibre optique » : elles utilisent un câblage en fibre optique jusqu’au dernier amplificateur dans la rue ou le quartier, suivi d’une terminaison courte en câble coaxial jusqu’au domicile du client (technologie FttLA : Fiber to the Last Amplifier)

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L’architecture câble

• Les équipements côté internaute

– Une box câble

– Une prise Internet vers le réseau câblé, en plus de la prise télévision

• Les équipements côté FAI

Source

• Les équipements côté FAI

– Des centres de distribution proches des habitations, permettant de les connecter en câble coaxial

– Un cœur de réseau en fibre optique jusqu’aux centres de distribution

– Une tête de réseau diffusant les chaînes de télévision sur le cœur de réseau et connectant le

câblo-opérateur à Internet

Prise TV

+ Internet Câble coaxial

Source: Wikipédia

L’architecture câble

(Source : NOOS)

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Carte des déploiements de réseaux câblés

• Les réseaux câblés en France

– Installés essentiellement dans les grandes villes – En juin 2013 : environ 8,5

millions de logements

Source : ARCEP

millions de logements éligibles à des offres très haut débit

– Dont environ 5 millions à un débit supérieur ou égal à 100 Mbps et 3,5 millions à un débit entre 30 et 100 Mbps

Architecture Internet - Octobre 2013 38 P. Maigron (Télécom SudParis)

Les accès Internet très haut débit par fibre optique

• Les caractéristiques de la fibre optique

– La fibre optique permet des débits très élevés et symétriques – Sa mise en place nécessite cependant des investissements

initiaux très importants

• Les technologies « FttX » (Fiber to the X)

– Elles consistent à remplacer le cuivre par de la fibre optique, sur tout ou partie

Fibre optique

– Elles consistent à remplacer le cuivre par de la fibre optique, sur tout ou partie de la ligne téléphonique

– Il existe différentes variantes selon l’étendue de la fibre installée

• FttCab (« cabinet ») : la fibre jusqu’au quartier de la commune

• FttB (« building ») : la fibre jusqu’au pied de l’immeuble

• FttH (« home ») : la fibre jusqu’au logement

– Plus l’étendue de la fibre installée est importante, plus le débit disponible pour l’internaute sera élevé, mais plus le coût de mise en place augmente – C’est la technologie FttH qui est majoritairement déployée en France

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Les architectures FttX

Source : ARCEP

≈≈≈≈1 fibre par commune

≈≈≈≈1 fibre par quartier

≈≈≈≈1 fibre par immeuble

≈≈≈≈1 fibre par logement

Fibre optique Cuivre

L’architecture FttH

• Les équipements côté internaute

– Une box fibre

– Une prise fibre dans l’appartement connectée au point de mutualisation

– Un point de mutualisation en pied d’immeuble ou dans le quartier, accessible aux différents FAI concernés

• Les équipements côté FAI

– Un commutateur optique dans un nœud de raccordement optique NRO – Un commutateur optique dans un nœud de raccordement optique NRO (équivalent du DSLAM dans le nœud de raccordement d’abonnés NRA)

• Les offres FttH en France

– Offres commerciales : Alsatis, Free, NordNet, Orange, Ozone, SFR, Wibox – Débits des offres : différentes offres entre 100 Mbps / 5 Mbps et

1000 Mbps / 200 Mbps

– Uniquement dans les logements déjà fibrés par les opérateurs

– La fibre est installée dans les immeubles par un « opérateur d’immeuble » qui installe une ou plusieurs fibres par logement et en permet l’accès aux autres opérateurs (convention signée entre la copropriété et l’opérateur d’immeuble)

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L’architecture FttH (photos)

Fibre Câble

Ethernet

Fibre Fibre Fibre

Ordi

Box fibre

Prise fibre

Nœud de raccordement optique (NRO) Point de

mutualisation en pied d’immeuble Logement

Immeuble

Commutateur optique

Le coût du FttH

• Les deux principaux postes de coût

– Le câblage horizontal : les travaux de génie civil – Le câblage vertical :

les travaux d’installation interne dans les immeubles

Réseaux informatiques - Master 226 Dauphine 43 P. Maigron - Déc. 2013 Source : ARCEP (2006)

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Le coût du FttH

• Coût global

– Estimé entre 20 et 30 milliards d’euros pour l’ensemble du territoire national (ARCEP, DATAR/Tactis)

• Comment réduire les coûts ?

– En mutualisant les infrastructures lorsque c’est possible

• Mutualiser le câblage vertical

– Câblage multifibres plutôt que mono-fibre

– Installation sur demande de fibres surnuméraires par l’opérateur d’immeuble (quatre fibres par logement)

– Partage des coûts associés entre les opérateurs concernés

• Adapter la localisation du point de mutualisation

– Point de mutualisation : point de raccordement entre les fibres venant des domiciles des clients et les réseaux des opérateurs fibre

– Dans les zones très denses : dans la propriété privée – Dans les autres zones : à l'extérieur de la propriété privée

Le coût du FttH

• Mutualiser le câblage horizontal

– Réutilisation du génie civil et des fourreaux préexistants

• Fourreaux enterrés : réseaux téléphoniques, réseaux câblés, réseaux électriques et réseaux des collectivités locales

• Poteaux électriques et téléphoniques

• Réseaux d’assainissement, égouts visitables…

– Co-investissement entre opérateurs

• Accords Bouygues Télécom/SFR (2010), Free/Orange (2011), Orange/SFR (2011)

– Co-investissement entre opérateurs et collectivités territoriales

• Délégations de Service Public (DSP) et Réseaux d’Initiative Publique (RIP)

• La collectivité installe un réseau fibre neutre sur son territoire et le loue aux opérateurs qui le souhaitent

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Câblage horizontal (photos)

Fibre

Fibre dans un fourreau enterré Fibre sur un poteau téléphonique

Sources : ARIASE et La Fibre.info

Téléphone

Câblage horizontal (photos)

Fibre Electricité

Téléphone

Fibre dans le local égout d’un immeuble Fibre dans une galerie d’égout

Source : La Fibre.info

Eau potable

Eaux usées

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La carte des déploiements FttH

• Le FttH en France

– En juin 2013 : environ 2,5 millions de logements éligibles au FttH

Source : ARCEP

Statistiques du haut et du très haut débit

Source: ARCEP

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Les accès Internet par Wi-Fi

• La technologie d’accès Wi-Fi (Wireless Fidelity)

– Réseau local sans fil (Wireless LAN) – Bandes de fréquences : 2,4 GHz et 5 GHz

– Débits théoriques maximum : 11 Mbps, 54 Mbps et 600 Mbps (partagés entre les utilisateurs)

– Portée : de 20 m à 300 m environ – Portée : de 20 m à 300 m environ

• Les usages

– Les accès internes : connexion entre l’ordinateur et la box Internet

– Les accès publics : dans les « hot spots » (hôtels, restaurants, transports…) – Les accès communautaires : ils permettent à un client d’un FAI d’accéder à

Internet en Wi-Fi hors de chez lui, en utilisant la box Internet d’un autre client du même FAI à proximité

– Les accès en tant que boucle locale dans des zones rurales

Les accès Internet par WiMAX

• La technologie d’accès WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

– Réseau métropolitain sans fil (Wireless MAN) – Bande de fréquences : 3,5 GHz en Europe

– Débit maximum : 70 Mbps (partagé entre les utilisateurs) – Portée : de 1 à 50 Km environ

• Les usages

– Les licences ont été attribuées en France par l’ARCEP en 2006 (deux par région)

• Iliad et Bolloré Télécom (national), ainsi que Altitude Infrastructure, Altitude Wireless, Axione, Nomotech, SHD et des collectivités territoriales (régional) – Offres en France : Alsatis, Ozone, Vivéole, Wibox

– Offres commerciales : jusqu’à 4 Mbps / 256 Kbps – Le WiMAX mobile est interdit en France (pourquoi ?)

– Le WiMAX est peu utilisé dans les pays industrialisés, mais beaucoup plus dans les pays où l’infrastructure filaire est peu développée

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L’architecture WiMAX

•

Les équipements côté internaute

– Une antenne externe et une box Internet

•

Les équipements côté FAI

– Une station de base WiMAX (antenne relais) desservant une zone de plusieurs kilomètres

Réseaux informatiques - Master 226 Dauphine 52 P. Maigron - Déc. 2013 Source : LGTEL

Source : Ariase

Antenne WiMAX

Les accès Internet mobile

• À partir de différents terminaux

– Smartphone, PDA…

– PC portable, pocket PC, tablette, liseuse…

• Au moyen de différentes technologies

– 2G, 3G, 4G offrant des débits croissants

GPRS 2,5G

EDGE 2,75G

UMTS 3G

Réseau Génération

GSM 2G

HSDPA 3,5G (3G+)

171 Kbps (≈≈≈≈30-80 Kbps en pratique) 384 Kbps

2 Mbps

Débits maximum (descendant et montant) 9,6 – 14,4 Kbps 9,6 – 14,4 Kbps

40 Kbps 171 Kbps 384 Kbps 14,4 Mbps puis 28,8 Mbps

HSUPA 3,75G (3G++) 5,8 Mbps

LTE 4G 40 Mbps et plus 40 Mbps et plus

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Les accès Internet par satellite

• La technologie d’accès par satellite

– Elle utilise en majorité des satellites en orbite géostationnaire (fixes par rapport à la terre), à une altitude de 36 000 Km

• Le temps d’aller-retour terre-satellite est élevé (de 500 à 600 ms)

– Il existe des satellites en orbite basse et en orbite moyenne offrant des temps d’aller-retour plus faibles

• Ces satellites ne sont pas fixes par rapport à la terre, ce qui nécessite de déployer une constellation de satellites (de 15 à 60)

Un satellite de télécommunications

(source : CNES)

Les accès Internet par satellite

• Les opérateurs satellitaires

– Satellites géostationnaires : Intelsat, Eutelsat, Inmarsat…

– Satellites en orbite basse ou moyenne : Globalstar, Iridium, Orbcomm, O3b Networks (en cours)

Architecture Internet - Octobre 2013 55 P. Maigron (Télécom SudParis)

Globalstar

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L’architecture satellite

• Les équipements côté internaute

– Une parabole externe et une box Internet

• Les usages

– Un satellite couvre l’ensemble du territoire national, ce qui permet de proposer un accès Internet haut débit dans les zones d’ombre des autres technologies d’accès

Source: Aménagement numérique des territoires

autres technologies d’accès

– Le coût est cependant supérieur à celui des autres technologies d’accès haut débit

– Offres en France : Alsatis, Connexion Verte, IDHD (groupe Universat), NordNet, Ozone, Sat2way, Vivéole, Wibox

– Offres commerciales : jusqu’à 20 Mbps / 6 Mbps avec un quota sur le volume de données (quelques Go) et un bridage des débits en cas de dépassement du quota

: Aménagement numérique des territoires

Parabole satellite

Les fournisseurs d’accès Internet

• Le rôle des fournisseurs d’accès Internet (FAI)

– Fournir à leurs clients des services internes au FAI : accès à ses boîtes e-mail, création de pages web personnelles…

– Fournir un accès vers le réseau Internet mondial, au moyen de connexions avec les dorsales Internet

– Fournir des services complémentaires à l’accès Internet dans le cadre d’offres

« multiple play » : téléphonie, télévision…

– Fournir des services d’assistance : hotline…

• Les échanges de trafic Internet

– Deux FAI peuvent s’échanger du trafic Internet de deux manières différentes

• Directement (sans intermédiaire) : le peering

• En passant par un opérateur

de dorsale Internet : le transit IP ^FAI ^Dorsale ^FAI

FAI FAI

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Les fournisseurs d’accès Internet

• Les aspects économiques du peering

– Le peering peut être gratuit ou payant

– Lorsque le trafic échangé entre un FAI et un fournisseur de contenu

augmente, les capacités de peering doivent être augmentées en conséquence, sinon l’échange peut être fortement ralenti

– Qui doit payer ?

– Les FAI incitent au peering payant pour pouvoir investir dans leurs infrastructures et augmenter leurs capacités de peering

– Les fournisseurs de contenus ne sont pas toujours prêts à payer – D’où des problèmes récurrents liés au peering

• Neuf Cegetel / Dailymotion (2007)

• Orange / Cogent et MegaUpload (2011)

• SFR / OVH (2011)

• Free / Youtube (depuis 2011)

Les dorsales Internet

• Définition

– Une dorsale Internet (ou backbone Internet) est un réseau grande distance permettant la connexion entre les différents pays du monde

• Deux technologies sont utilisées

– Les câbles en fibre optique : ≈≈≈≈90% du trafic international

– Les câbles en fibre optique : ≈≈≈≈90% du trafic international – Les satellites géostationnaires : ≈≈≈≈10% du trafic international

• Les câbles en fibre optique

– Câbles sous-marins ou continentaux

– Le débit par fibre peut aller de plusieurs Gbps à plusieurs Tbps selon les technologies utilisées

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Les câbles sous-marins

•

Le cycle de vie des câbles

– Création d’un atterrissement sur la côte – Pose du câble sur le fonds sous-marin par un

navire câblier

– Ensouillage dans les zones à risque

– Pose de nœuds de régénération (tous les 70 Km environ)

– Réparation ultérieure lors des coupures (tremblements de terre, chalutiers…) – Réparation ultérieure lors des coupures

(tremblements de terre, chalutiers…) – Durée de vie ≈≈≈≈25 ans

Source: Wikipédia Source: SAT-3/WASC/SAFE

Source : ZDNet

Les dorsales Internet

• Les connexions par satellite géostationnaire

– Elles permettent la connexion des zones difficiles d’accès par câbles en fibre optique

– Le temps de transmission est largement supérieur à celui des câbles en fibre optique

– Les opérateurs satellitaires : Intelsat, Eutelsat, SES (Société Européenne des Satellites)…

Satellites)…

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Les satellites géostationnaires

• Le cycle de vie des satellites

– Lancement par un lanceur

(exemple : Ariane) à partir d’une base de lancement proche de l’équateur (exemple : Kourou) – Mise en orbite

– Mise à poste (ajustement de l'orbite)

l'orbite)

– Surveillance opérationnelle par des centres de contrôle terrestres (exemples : ESA, CNES)

– Protection thermique, électromagnétique

– Alimentation électrique (ergols, panneaux solaires, batteries) – Durée de vie ≈≈≈≈15 ans

– Que faire des satellites en fin de vie ?

Réseaux informatiques - Master 226 Dauphine 62 P. Maigron - Déc. 2013 Satellite TELECOM 2

(Source : CNES) Lanceur Ariane 5

(Source : ESA)

Les opérateurs de dorsales

• Les opérateurs de dorsales possédant une couverture mondiale

– AT&T

– CenturyLink (acquisition de Qwest et Savvis) – Deutsche Telekom AG

– Global Telecom & Technology (acquisition de Tinet) – Level 3 Communications (acquisition de Global Crossing) – Level 3 Communications (acquisition de Global Crossing) – NTT Communications (acquisition de Verio)

– Sprint

– Tata Communications (acquisition de Teleglobe) – TeliaSonera International Carrier

– Verizon Business (acquisition de MCI, anciennement Worldcom, ayant acquis UUNET)

– XO Communications

– Zayo Group (acquisition de AboveNet)

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Un exemple de dorsale : Verizon

Les sites web

• La gestion des sites web

– Un hébergeur web assure l’hébergement du site web sur un serveur informatique dans ses locaux (data center)

– L’éditeur du site web fournit les contenus du site sous différents formats (texte, audio, vidéo…)

Serveur

Dorsale FAI

Hébergeur web

Éditeur du site web

Contenus

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Les acteurs de l’architecture Internet

• Chaque acteur possède :

– Sa propre infrastructure technique (câbles, équipements réseau, serveurs…) – Son propre modèle économique (par abonnement, basé sur la publicité…)

• Partage de la valeur globale entre les différents acteurs – Son propre cadre juridique

• Opérateurs et FAI : obligation de déclaration auprès de l’ARCEP

• FAI : obligation de conservation des données techniques de connexion (logs) pendant un an

• Intermédiaires techniques (FAI, hébergeurs) : responsabilité aménagée par rapport aux éditeurs

FAI Dorsale FAI

Opérateur

du réseau d’accès Hébergeur

Éditeur

Troisième partie Le fonctionnement

67

Le fonctionnement

du réseau Internet

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Le fonctionnement du réseau Internet

• La notion de protocole de communication

– Un protocole est un ensemble de règles gérant la communication entre deux machines (ordinateurs, serveurs, équipements réseau…)

• Internet utilise plusieurs protocoles

– IP et TCP : pour transporter les données depuis l’émetteur jusqu’au destinataire à travers le réseau Internet

destinataire à travers le réseau Internet

– HTTP : pour communiquer entre un ordinateur et un serveur web

Protocoles IP et TCP Protocole HTTP

Serveur Ordinateur

Les protocoles IP et TCP

• Le transport des données entre ordinateurs et serveurs est assuré au moyen des deux protocoles IP et TCP

– Le protocole IP (Internet Protocol) permet d’aiguiller les données depuis l’émetteur jusqu’au destinataire à travers le réseau Internet

» Il a été conçu pour être rapide mais n’assure pas la fiabilité du transport des données : les données peuvent être perdues, altérées ou

désordonnées désordonnées

– Le protocole TCP (Transmission Control Protocol) permet de corriger les erreurs de transmission dues au protocole IP et de fiabiliser l’échange des données

» Les données perdues ou altérées par le protocole IP sont retransmises grâce au protocole TCP

» Les données désordonnées par le protocole IP sont remises en ordre grâce au protocole TCP

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Le protocole IP

• Il assure l’aiguillage des paquets IP dans le réseau Internet

Paquet 5

Réseaux informatiques - Master 226 Dauphine 70 P. Maigron - Déc. 2013 Paquet 3

Paquet 4

Paquet 2

Paquet 1

Les adresses IP

• Les adresses IP permettent de localiser un ordinateur ou un serveur

– Une adresse IP est un identifiant numérique composé de quatre nombres séparés par des points (chaque nombre étant compris entre 0 et 255)

– Exemple : 193.49.168.111

– L’adresse IP peut être considérée comme une donnée personnelle au sens de – L’adresse IP peut être considérée comme une donnée personnelle au sens de

la loi « Informatique et liberté » (selon la CNIL, mais il existe des avis divergents)

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Les adresses IP

• Les adresses IP sont attribuées de manière hiérarchique

– Le régulateur Internet ICANN attribue des plages d’adresses IP aux régions du monde

» Exemple : les adresses commençant par 193sont attribuées par l’ICANN à l’Europe

– Chaque région du monde attribue des plages d’adresses IP aux FAI opérant dans cette région

dans cette région

» Exemple : les adresses commençant par 193.49sont attribuées par l’Europe au FAI RENATER (réseau informatique des universités et centres de recherche)

– Les FAI attribuent des plages d’adresses IP à leurs clients

» Exemple : les adresses commençant par 193.49.168sont attribuées par le FAI RENATER à l’Université Paris Dauphine

– Les entreprises attribuent une adresse IP à leurs serveurs

» Exemple : l’adresse 193.49.168.111est attribuée par l’Université Paris Dauphine à son serveur web

Les inconvénients des adresses IP

• L’épuisement des adresses IP

– Le stock d’adresses IP géré par l’ICANN est épuisé depuis février 2011 – Le stock de l’Asie est épuisé depuis avril 2011, celui de l’Europe depuis

septembre 2012, les autres le seront dans les années qui viennent

• La répartition des adresses IP est très inégalitaire

Répartition par région du monde

Asie- Pacifique

Europe

Afrique Amérique latine

Amérique du Nord

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Les adresses IPv6

• Les adresses IPv6

– Elles sont codées sur 128 bits (au lieu de 32 bits pour les adresses IPv4 actuelles)

– Le nombre d’adresses IPv6 disponibles est considérable

2

340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 adresses IPv6

– Soit 667 millions de milliards d'adresses par mm²de surface terrestre ! – Les adresses IPv6 devraient résoudre la pénurie pour un certain temps…

Le déploiement d’IPv6

• L’implémentation du protocole IPv6

– Le protocole IPv6 est implémenté :

» par les principaux équipements réseaux (switches, routeurs…)

» par les principaux systèmes d’exploitation (Windows, Linux…)

» par les principaux logiciels applicatifs (navigateurs web, logiciels e-mail…)

» par des sites web majeurs (Google, Facebook, Bing, Yahoo…)

• Les freins au déploiement d’IPv6

– Le passage à IPv6 implique des coûts : mise à jour des équipements anciens, formation du personnel…

– Le passage à IPv6 peut comporter des risques : bugs résolus en IPv4 mais nouveaux en IPv6, ralentissement du trafic…

– Le passage à IPv6 ne présente pas de rentabilité à court terme : pas de

nouveaux services pour le client final, donc pas de retour sur investissement – De nombreux FAI ont donc attendu le dernier moment pour franchir le pas

(fin du stock d’adresses IPv4)

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Le déploiement d’IPv6

• Les FAI proposant IPv6 en France

– RENATER : depuis 1996 – Nerim : depuis 2003 – Free : depuis 2007 – FDN : depuis 2008

– Orange : depuis 2009 pour l’offre entreprises, prévu en 2014 pour les – Orange : depuis 2009 pour l’offre entreprises, prévu en 2014 pour les

particuliers

– SFR : depuis 2009 pour l’offre entreprises, depuis 2011 pour les particuliers – Numericable : depuis 2012

– OVH : depuis 2012

– Bouygues Telecom : prévu fin 2012 pour les particuliers, puis repoussé

Les noms de domaine et les URL

• L’identification des serveurs web

– Les noms de domaine permettent d’identifier les serveurs web – Un nom de domaine est un identifiant alphanumérique

» Exemple : www.dauphine.fr

– Le logiciel DNS (Domain Name System) permet d’associer les noms de domaine et les adresses IP des serveurs

domaine et les adresses IP des serveurs

» Exemple : www.dauphine.fr↔ 193.49.168.111

• L’identification des pages web

– Les URL (Uniform Resource Locator) permettent d’identifier les pages web présentes dans les serveurs web

– Une URL est construite à partir d’un nom de domaine

– Exemple : http://www.dauphine.fr/fr/formations-et-diplomes/choisir-une- formation/masters/master-2.html

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Le protocole HTTP

• La communication entre un ordinateur et un serveur web

– Le protocole HTTP (HyperText Transfer Protocol) permet d’échanger des pages web entre un ordinateur et un serveur web

– L’ordinateur indique l’URL de la page web qu’il souhaite consulter – Le serveur web renvoie la page web correspondant à cette URL

– Les pages web sont écrites dans un langage appelé HTML (HyperText

Ordinateur

– Les pages web sont écrites dans un langage appelé HTML (HyperText Markup Language)

Requête HTTP : demande de la page web dont l’URL est

http://www.dauphine.fr/fr/formations-et-diplomes/

choisir-une-formation/masters/master-2.html

Serveur Réponse HTTP : contenu

de la page web demandée en HTML