GEL−1001 Design I (méthodologie)"

(1)

GEL−1001 Design I (méthodologie)"

Technique 2 – "

Systèmes distribués et de télécommunication"

Hiver 2011"

(2)

Plan"

 

Systèmes de télécommunication"

 

Réseaux numériques / sans fil"

 

Internet et TCP/IP"

 

Chiffrement"

 

Systèmes distribués"

 

Appel de procédure à distance"

 

Technologies Web"

(3)

Systèmes de

télécommunication"

Rôle : Transmission à distance de signaux analogiques ou de données numériques par fil électrique, ondes radio ou optique."

émetteur^" récepteur^"

(4)

Protocoles en couches"

  Différents niveau d'abstraction"

  Filage, dispositifs matériels"

  Intégrité des messages"

  Encodage des données"

  Etc."

  Protocoles"

  Orientés connexion (ex. téléphone)"

  Sans connexion (ex. poste)"

  Modifications ou changements possibles, selon les

progrès technologiques, sans altérer le fonctionnement aux autres niveaux"

(5)

Modèle OSI (Open System

Interconnection)"

(6)

En-têtes et messages"

(7)

Bandes de fréquence"

(8)

Bandes de fréquence"

VLF, 3-30 kHz : navigation longue distance, sous-marins"

LF, 30-300 kHz : navigation longue distance, balises radio"

MF, 300 kHz-3 MHz : radiolocalisation, radiodiffusion AM"

HF, 3-30 MHz : radio amateur, avions, navires"

VHF, 30-300 MHz : télédiffusion (VHF), radio FM duplex"

UHF, 300 MHz-3 GHz : télédiffusion (UHF), radiolocalisation, GPS, téléphonie cellulaire"

SHF, 3-30 GHz : communications satellites, liaisons micro-ondes"

EHF, 30-300 GHz : radars, systèmes satellites expérimentaux"

103 - 107 GHz : systèmes de communication optique"

ISM – (Unlicensed dev.): Wi-Fi, Bluetooth, téléphone sans fil, four micro-onde, …"

(9)

Wi-Fi (Wireless Fidelity)"

  Norme IEEE 802.11 sur les réseaux locaux sans fil (WLAN)"

  Couches : physique et liaison"

  Débit : 11 Mbits/s (802.11b), 54 Mbits/s (802.11g) et 300 Mbits/s (802.11n)"

  Portée : 30 à 50 m (jusquʼà 10 fois plus à lʼextérieur)"

  Sécurité : 802.11i (gestion des clés, chiffrement et authentification)"

  Fréquences : 2.4 GHz et 5 GHz"

  Réseaux : infrastructure (points dʼaccès) et ad hoc"

(10)

WiMAX"

  Norme (IEEE 802.16) de réseaux métropolitains sans fil"

  Couches : physique et liaison"

  Débit : 72 Mbits/s"

  Portée : 50 km"

  Mobilité : norme 802.16e"

  Fréquences : 2.3 GHz – 3.5 GHz (réglementées), 5.x GHz (non réglementées)"

  Réseau : infrastructure et ad hoc"

  Protocole : orienté connexion "

(11)

Bluetooth"

 

Connexion radio courte distance entre ordinateurs et périphériques (réseaux personnels)"

 

Portée : 1, 10, 100 mètres (3 puissances)"

 

Débit : 1 Mbits/s (v1) à 3 Mbits/s (v2)"

(12)

ZigBee"

 Norme (IEEE 802.15.4) de réseaux personnels!

 Plus simples et moins coûteux que Bluetooth"

 Portée : jusquʼà 100 m"

 Débit : 250 Kbits/s"

 Fréquences : 915 MHz et 2.6 GHz"

 Créneau : réseaux ad hoc, possiblement auto organisés, nécessitant de faibles débits une faible consommation énergétique !

(13)

Téléphonie cellulaire"

 Analogique (1G) ou Numérique (2G+)"

 Technologie GSM (TDMA)"

 Technologie CDMA (CDMA-2000^)"

 Débit : jusquʼà 2 Mbits/s (CDMA-2000)"

 Connexion Internet : WAP, i-mode, etc."

 3G"

 Débit : au moins 200 Kbits/s"

 Couverture : dépend des fournisseurs…"

(14)

Communications satellites"

 

Réseaux coûteux à construire"

 

Moins nombreux que les réseaux terrestres (et moins compétitifs)"

 

Débit de données plus faible!

 

Très bonne couverture!

 

Iridium, Globalstar, Inmarsat 

(15)

Fiabilité des transmissions"

 

Deux besoins principaux"

 Transmettre les données régulièrement"

 Éviter toute perte de données 

 

Donnée perdue"

 Jamais reçue"

 Mal reçue"

 Mal envoyée (dédoublée, non-autorisée)"

(16)

Transmettre régulièrement"

 

Contraintes temporelles spécifiques imposées pour les envois de chaque utilisateur (p. ex. communications à heure fixe, distribuées dans le temps)"

 

Réseau dimensionné en fonction de modèles et de prévisions du trafic"

 

Garantir une qualité de service (QoS)"

(17)

Éviter les pertes"

 Accusé de réception (acknowledge) pour chaque donnée reçue"

 Vérifier les numéros dʼenvoi des données"

 Détecter si les données sont en erreur par une somme de contrôle (checksum)"

 Détecter et corriger les données en erreur (code correcteur)"

 Authentifier les données chiffrées!

(18)

Internet"

"

a

b c

d e

f

réseau

local «router»

source

(19)

Transmission Control Protocol (TCP)!

 

Couche transport (orienté connexion)"

 

Session en trois phases"

 Établissement dʼune connexion"

 Envoi des données"

 Fin de la connexion"

 

Protocole fiable!

(20)

Transmission Control Protocol (TCP)"

 

"

 

Numéros de séquence : ordonner les segments TCP et détecter les données perdues"

 

Sommes de contrôle : détection d'erreurs"

 

Acquittements et temporisations :

détection des segments perdus ou

retardés "

(21)

Internet Protocol (IP)"

 

Couche réseau (sans connexion)"

 

Routage de paquets (en-tête, message)"

 

Adresse IPv4 (32 bits)"

 127.0.0.1 "

 

Adresse IPv6 (128 bits)"

 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334"

(22)

Chiffrement (« encryption »)"

 

Chiffrement symétrique "

 Une même clé pour chiffrer et déchiffrer"

 

Chiffrement asymétrique"

 Paire composée d'une clé publique et d'une clé privée!

 Données chiffrées avec une clé doit être déchiffrées avec lʼautre"

(23)

Génération des clés"

 

Chiffrement asymétrique (RSA, DSA)"

 RSA : basé sur la factorisation des nombres premiers"

 1024 bits ou plus car la clé doit respecter une structure particulière"

 

Chiffrement symétrique (p. ex. AES)"

 128 bits, donc 2¹²⁸ façons de chiffrer"

(24)

Chiffrement avec clé

symétrique"

(25)

Chiffrement à clés

asymétriques"

(26)

Cryptographie hybride (1/2)"

(27)

Cryptographie hybride (2/2)"

(28)

Systèmes distribués"

 Système cohérent fonctionnant simultanément sur plusieurs ordinateurs distincts"

(29)

Modèle client-serveur"

 Serveur : processus implémentant un service spécifique"

 Client : processus demandant un service en

effectuant une requête au serveur pour ensuite attendre la réponse"

(30)

Serveur comme un client"

 

Un serveur peut être le client d'un autre

serveur"

(31)

Appel de procédure à distance"

 Simuler le paradigme de programmation procédurale dans un système distribué"

 Appel de procédure à distance"

  Le client appelle une procédure sur le serveur"

  Le client est suspendu et la procédure est exécutée sur le serveur"

  Lorsque la procédure est terminée sur le serveur, le résultat est retourné au client, qui continue son exécution"

 

En anglais : Remote Procedure Call

(RPC)"

(32)

Cheminement dʼun appel de

procédure à distance"

(33)

World Wide Web (WWW)!

 Gigantesque système distribué pour accès à des documents hypertextes!

 Projet de recherche (début 1990) au CERN de Genève"

 Système client-serveur standard, avec millions de serveurs distribués partout dans le monde"

 URL : adresse des documents"

 HTTP : protocole de communication"

 HTML : Format des documents hypertextes"

(34)

Organisation du Web"

(35)

Uniform Resource Locator (URL)"

(a) URL avec seulement le nom

DNS;"

(b) URL avec le nom DNS et le

port TCP;"

(c) URL avec adresse IP et port

TCP."

(36)

HyperText Transfer Protocol (HTTP)"

a)  Requête HTTP"

b)  Réponse HTTP"

(37)

HyperText Markup Language (HTML)"

 

Langage avec marqueurs pour

structurer un document et mots clés

donnant des indications de présentation !

<!DOCTYPE html>!

<html>!

<head>!

<title>Hello HTML</title>!

</head>!

<body>!

<h1>The Title</h1>!

<p>Hello, World!</p>!

(38)

eXtensible Markup Language (XML)"

 Format pour organiser les documents"

 Données et structure, pas de formatage"

 Formatage spécifique à la plateforme"

 Navigateur Web sur PC (XHTML)"

 Affichage sur cellulaire (WML, XHTML Mobile)"

 Transformation entre formats XML avec XSLT"

 XML comme format universel de données"

 Spécification générale de format, non un format précis"

(39)

Exemple dʼun document XML"

<?xml version="1.0" ?>!

<customer_list>!

<customer number="050">!

<name>Stephen Harper</name>!

<customer_since year="2006"/>!

</customer>!

<customer number="041">!

<name>George W. Bush</name>!

<customer_since year="2001"/> ! </customer>!

</customer_list>!

En-tête standard

Balise racine

Balise avec élément texte

Balise sans élément avec attribut Fermeture de la

(40)

Services Web"

 

Concept : Utiliser les technologies du Web pour concevoir des systèmes

distribués généraux!

 

Technologies clés (toutes basées sur le XML)"

 SOAP : Formatage des messages"

 WSDL : Description des interfaces"

 UDDI : Registre des services disponibles"

(41)

Simple Object Access Protocol (SOAP)"

 SOAP = XML + RPC + HTTP!

 Enveloppe : message complet en XML"

 En-tête : élément optionnel"

 Corps : contenu du message"

 Trois types : requête, réponse, faute "

(42)

Exemple de requête SOAP"

<soap:Envelope xmlns:soap=!

"http://www.w3.org/2001/06/soap-envelope">!

<soap:Body>!

<acm:getPatientHistory!

xmlns:acm="http://www.acmemedserv.com"!

soap:encodingStyle=!

"http://www.w3.org/2001/06/soap-encoding">!

<acm:SSN>555-555-555</acm:SSN>!

</acm:getPatientHistory>!

</soap:Body>!

</soap:Envelope>!

(43)

Exemple de réponse SOAP"