RÉSEAUX
Sommaire
1.Introduction
2. Caractéristiques des réseaux 3. Adressage dans les réseaux 4. La modélisation des réseaux
5. Le modèle CLIENT-SERVEUR
6. Vocabulaire
Présentation générale
●
Évolution de l'utilisation de l'informatique
●
Évolution de la conception :
centralisée -->décentralisée
●
Émergence d'une technologie : TCP/IP
●
“Mode” de la communication
●
Enjeu économique
●
Historiquement :
–
câblo-opérateurs : télévision et radio
–
télécommunications: téléphone, télex, fax
–
informatiques : liaison distante, partage de ressources, partage de fichiers ...
●
Évolution : passage des réseaux spécialisés
à des réseaux généralistes
Caractéristiques des réseaux
informatiques
Type de fonctionnement :
● Commutation des circuits
● Transfert de message
● Commutation des paquets
● Routage de paquets
Commutation de circuits
● Établissement du circuit entre émetteur et récepteur à chaque transmission
● Lorsqu'une transmission a démarré il ne peut y avoir
d'interruption jusqu'à complète transmission du message
● Le circuit est uniquement utilisé par la transmission
● S'il n'y a pas de transmission les commutateurs sont inutilisés
● Rapide si l'établissement du circuit est rapide
● Peu efficace si les transmissions sont irrégulières
● Refaire la transmission intégralement en cas d'erreur Semblable à une conversation téléphonique
X X X
X X
X X X
X
X
X X
Circuit de communication
Données à transmettre Données reçues Liaison
Transfert de message
● Le message nœud nœud suite finie d'informations
● Le message est envoyé de nœud en nœud de l'émetteur vers le récepteur
● Le message est intégralement stocké dans le nœud n-1 avant d'être envoyé au nœud n
● Il faut un tampon dans chaque nœud pour mémoriser le message
● Les tailles des tampons déterminent la longueur du
message dont la longueur maximale = taille du plus petit tampon
● Contrôle de flux entre les nœuds
● Difficile de transmettre un message correctement ( si le taux d'erreur=10-5, longueur message=32 probabilité de
X X X
X X
X X X
X
X
X X
Circuit suivi par le message
Données à transmettre Données reçues
Tampon
Tampon
Tampon
Tampon
Transfert/Commutation de paquets
● Établissement d'un circuit entre l'émetteur et le récepteur
● Découpage des données à transmettre en paquets
● Transmission des paquets les uns après les autres
● Tous les paquets suivent le même chemin
● Fiabilise la transmission d'un nombre important de données
● Seul le paquet en erreur doit être retransmis
● Sous-utilisation des équipements en l'absence de
X X X
X X
X X X
X
X
X X
Chemin suivi par l'ensemble des paquets P2 P1
P3
Données à transmettre P2 P1
P3
Données recues
Routage de paquets
● Découpage des données en paquets
● Chaque paquet est constitué d'un en-tête et de données
● L'en-tête contient le destinataire et l'émetteur
● Les paquets sont transmis les uns après les autres
● A chaque étape :
le paquet doit être mémorisé,
son contenu est examiné pour déterminer son destinataire
le nœud suivant permettant d'atteindre le
destinataire doit être trouvé = route à suivre pour atteindre le destinataire
● Les paquets peuvent suivre des chemins différents si dans un nœud donné il existe
plusieurs routes pour atteindre le destinataire
● Besoin de mémoire pour stocker les paquets
● Problème de différences de vitesse des nœuds, des lignes
● Engorgement d'un nœud récepteur lent par un nœud rapide
P 1 P 2 P 3 Don n é e s
P 1 ,2 ,3
P 1 P 2 P 3
Don n é e s
P 3 ,1 ,2 Emetteur
Récepteur
● Emission :
– Les données sont découpées en paquets de taille fixe : FRAGMENTATION
– Le dernier paquet comporte des caractères de
“bourrage”
● Réception :
– Les paquets peuvent être reçus dans le désordre
– Ils sont réordonnés
– Les données sont reconstituées :
REASSEMBLAGE
Caractéristiques d'une transmission
● Half duplex : un seul sens à la fois
● Full duplex : transmission simultanée dans les deux sens
● Point à point : la transmission a lieu entre un émetteur et un seul récepteur. Transmettre le même message à n récepteurs impose n
transmissions
● Multipoint : une seule émission quelque soit le nombre de récepteurs.
ÉTENDUE :Sept catégories:
1. Bus : inter-connectent les processeurs, les mémoires ....
2. Structures d'interconnexion : relient plusieurs calculateurs dans une même pièce
3. Personnal Area Network : inter-connectent sur quelques mètres les équipements personnels
(Bluetooth, Ultra Wide Band (UWB) inter- connexion d'appareils audiovisuels, ZigBEE
transmission lente à faible débit et consommation
4.Local Area Network : réseau local limité à un ou plusieurs bâtiments
5.Métropolitan Area Network : réseau métropolitain limité à une ville ou une agglomération
6.Regional Area Network : réseau regroupant un ensemble de villes
7.Wide Area Network : réseau étendus, pays, continent, monde (INTERNET)
infrastructure terrestre
satellites géostationnaires
satellites orbite basse (GPS)
1m 10m 100m 1km 10km 100km LAN
MAN WAN
Bus PAN SI
RAN
Types physiques de réseaux
Réseau bus
Réseau en anneau
Réseau en étoile
Réseau en arbre
Réseau totalement maillé
Réseau partiellement maillé
Types logiques
● Détermine comment est partagé le support
● Réseau à jeton
● Réseau à détection de collision
Réseau à jeton
● La possession du jeton permet d'utiliser le réseau
● Le jeton doit obligatoirement être passé au voisin au bout d'un temps d'utilisation fixé
● Si le possesseur du jeton n'a pas besoin d'utiliser le réseau il le passe immédiatement
● Pas de problème lors d'une transmission
● Il faut attendre son tour pour utiliser le réseau
Détection de collision
● Avant d'émettre la machine vérifie qu'aucune
transmission n'est en cours = porteuse non modulée
● Durant la transmission la machine lit ce qu'elle émet
● Collision = deux émissions simultanées
● Si la lecture est impossible il y a eu collision
● Tirage d'un nombre aléatoire = délai d'attente avant de recommencer
● Le nombre de collisions augmente de manière
exponentielle avec le nombre de machines sur le réseau
Exemple ethernet IEEE 802.3
● Les trames éthernet (802.3) ont une longueur variable comprise entre 64 et 1526 octets
● La trame comporte un préambule, un en-tête, une
taille,des données et un champ de contrôle cyclique CRC
● Le préambule est une succession de 64 bits 0, 1 alternés
● L'en-tête (12 octets) comporte les adresses source et destination
● LG :longueur des données 2 octets
● entre 46 et 1500 octets de données, 64 à 1518 octets au total
Préambule En-tête Lg Données CRC
8 12 2 46-1500 4
● La détection de collision :
– L'émetteur lit toujours ce qu'il envoie
– Lecture <> Écriture = collision
● Domaine de collision : ensemble des machines pour lesquelles il existe une possibilité de collision
● Le nombre collisions augmente de façon exponentielle avec le nombre de machines
● Réseau bien dimensionné : taux de collision inférieur à 1 pour 1000
● Si le taux est supérieur il faut couper les réseau en 2 parties, avec un pont par exemple, pour avoir 2
domaines de collisions
Supports physiques
● Liaisons cuivres :
– 2 fils : modem (< 56 kb), ADSL (512Kb à 8 Mb)
– 4 fils : liaisons dites spécialisées ( < 32 Mb)
– LAN,MAN,WAN, économique
● Coaxiaux : 10 Mbits
– Belden : 1”, 1500m, 2,5m (abandonné), 10Base 5
– Coaxial 50 Ω : 1/4”, 185 m, 0,5m (abandonné)10BASE 2
– Coaxial 75 Ω : télévision
– Coaxial 93 Ω : terminaux IBM
● Câbles multipaires (10 Base T) : 10Mbits à 1Gbits
– utilise des paires torsadées pour éliminer les parasites
– une paire pour la transmission
– une paire pour la réception
● Utilisé dans les systèmes de câblage “intégré” : téléphone et réseau informatique (RJ 25)
● Connexion :
– 1 et 2 : première paire, réception
– 3 et 6 : deuxième paire, émission
– 4 et 5 téléphone(7 et 8 inutilsés)
● Très bon marché.
Fibre optique
● 2 types
● Multi-mode : BP 1,5 Ghz/km
● Mono-mode : BP : 10 Ghz/km
● Léger, peu encombrant
● Insensible aux parasites électromagnétiques
● Faible atténuation
● Fragile
● Assez chère
WIFI
● Liaison radio
● Bande de fréquences découpées en plusieurs canaux
● Deux modes de fonctionnement :
– Infrastructure : multiples clients pour un point d'accès et partage de la bande passante
– Ad-Hoc : les clients sont connectés entre-eux
● Plusieurs standards 801.11 a → j, n, ...
Mode Infrastructure
Mode AD-HOC
Courant Porteur en Ligne : CPL
● Réseau physique constitué par le réseau électrique
● Utilisé dans le domaine privée
● Vitesse théorique de 14 à 500 Mb/s
● Ne traverse pas les transformateurs
CPL CPL
Modem ADSL
Adressage
● Les adresses identifient de manière uniques les membres d'un réseau
● Les adresses physiques sont attachées au matériel
● Fixes géographiquement
● Les adresses logiques correspondent à des
utilisateurs ou des programmes qui peuvent se déplacer
Exemples : Ethernet, TCP/IP
● Adresse physique : celle du coupleur
– Adresse éthernet de 48 bits
– Bit 47 : adresse individuelle (1) ou de groupe (0)
– Bit 46 : adresse universelle (0) ou locale (1)
– Bits 24-45 : numéro IEEE du fabricant
– Bits 0-23 : numéro de série
● Adresse logique : IP ou INTERNET : 32 bits
● Adresse Symbolique : nom.domaine
Interconnexion de réseaux
● Deux réseaux sont inter-connectés lorsqu'une ou plusieurs machines appartiennent aux deux
réseaux
● Passerelle ( gateway ) : permet le passage d'un réseau à un autre
● Les 2 réseaux peuvent être :
– homogènes: simple.
– hétérogènes : complexe.
P a s s e r e lle s
Passerelle et routage
Com m ent aller de E à R ?
A cha que éta pe : il fa ut déterm iner le chem in à suivre = décision de routa ge : ta ble de routa ge
E ? R
Route
● Une route est un nuplet contenant :
le nom d'une passerelle
les différents réseaux que l'on peut atteindre à partir de cette passerelle
Exemple : ( p, r1, r2, r3, … )
● Route par défaut : route par laquelle tous les réseaux peuvent être atteints, elle ne comporte qu'un seul réseau, 0 par exemple.
Modes de fonctionnement des
équipements
Pont
● L'équipement travaille au niveau de la couche 2
● Seules les adresses de la couche réseau (éthernet) sont utilisables et utilisées
● Traite les trames pas les paquets
● Examen de l'en-tête pour trouver l'adresse du destinataire
● Copie de la trame sur l'interface ou est connecté le destinataire
● Pont simple, commutateurs
Pont simple
● Utilisé pour relier deux brins de réseau
● Un domaine de collision de chaque côté
● Apprentissage des adresses physiques
● Algorithme du Spanning Tree
Brin 1
Brin 2
Trame
Paquet IP eth1-eth2
eth1
eth2
CRC
Pont filtrant
● Contrairement au pont simple les trames ne sont copiées d'un brin à l'autre seulement lorsque la destination est sur un brin différent de l'émetteur
Commutateur
R1
R2
Remarques
● Sur une prise on peut connecter :
– une simple machine
– un ensemble de machines
● L'algorithme d'apprentissage des adresses physiques est capable d'associer plusieurs adresses physiques à une prise
● Algorithme dynamique : on peut débrancher un brin et le brancher sur une autre prise sans problème
● Simple temps de latence jusqu'à la reconnaissance de/des adresses
● Commutateur de niveau 2 (couche 2) et (couche 3)
Commutateurs en cascade
R2 R1
Routeur
● Travaille au niveau 3 : réseau
● Les adresses utilisées sont les adresses réseau
● Adresses IP : R,M
● Le routeur examine les adresses IP contenues dans l'en-tête du paquet
● Utilise la table de routage pour déterminer
l'interface à utiliser pour transmettre le paquet au destinataire
● Chaque interface du routeur à une adresse dans le réseau auquel elle est connectée
R 1
R2
eth5-
eth8 Données
Trame ethernet
IP1
IP5- IP1
En-tête Ethernet
Données Paquet IP
IP2 IP3
IP4 IP5 IP6
IP7 IP8
eth7- eth1
En-tête IP
IP5-
IP1 Données CRC
CRC Données
Table routage sur R1 (R2,IP7)
Table routage (R1,IP7)
(R2,IP8) Routeur
