INTRODUCTION AUX RESEAUX

Plan de cours

  1. Historique : quelques grandes dates.
  2. Normalisation
  3. Classification et Topologies des réseaux
  4. Les supports de transmission
  5. Les modes de transmission
  6. Représentation de l’information
  7. Notion d’architecture
  8. Notion de protocole
  9. Les principales architectures
  10. Descriptif du modèle OSI
  11. Descriptif TCP/IP
  12. Le plan d’adressage IP
  13. Les réseaux des opérateurs
  14. Les réseaux locaux
  15. L’interconnexion
  16. Exemples de réseaux

Historique

  • 1844 : Première liaison alphabet Morse
  • 1876 : Téléphone (Bell)
  • 1899 : Première liaison télégraphique hertzienne
  • 1930 : Télévision (principes)
  • 1938 : Principe de numérisation du signal (MIC)
  • 1948 : Invention du transistor
  • 1953 : Premier câble téléphonique transocéanique
  • 1959 : Lancement du programme ARPA
  • 1963 : Télex, liaisons spécialisées
  • 1964 : Transmission de données sur RTC
  • 1969 : ARPANET
  • 1975 : Réseaux locaux
  • 1977 : Transmic
  • 1979 : Ouverture au public du premier réseau mondial,X25 (Transpac)
  • 1981 : Le minitel
  • 1983 : Naissance d’Internet
  • 1987 : Naissance des FAI
  • 1988 : RNIS
  • 1993 : L’explosion d’Internet
  • 1995 : ATM
  • 1997 : Internet / Intranet / Extranet
  • 20002010 :La convergence

Normalisation

Le besoin :

Ensemble de règles destinées à satisfaire un besoin de manière similaire.

  • Aboutissement d’une concertation entre utilisateurs, constructeurs et administrations.
  • Eviter les solutions « maisons »
  • Réduction des coûts
  • Garantie d’un marché plus vaste
  • Garantie d’inter fonctionnement
  • Indépendance vis-à-vis d’un fournisseur

Des organismes Normalisateurs

  • ISO International Standardization Organization
  • l’IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers UIT Union Internationale des Télécommunications ex CCITT
  • ANSI American National Standard Institute
  • ETSI European Telecommunications Standard Institute
  • AFNOR Association Française de NORmalisation IS Internet Society

La réglementation des télécommunications :

  • Libéralisation totale au 1 janvier 1998
  • Aménage la concurrence des réseaux et services
  • Assure le maintien du service public
  • Crée une autorité indépendante ARCEP (ex ART)

Classification des réseaux

Il serait présomptueux de vouloir classifier trop précisément les différents types de Réseaux Téléinformatiques. L’apport de technologies nouvelles remettant sans cesse en cause l’existant.

On peut grouper les Réseaux Téléinformatiqueselon :

  • Leur DEFINITION
  • Leur LIMITE GEOGRAPHIQUE
  • Leur TOPOLOGIE

Chacun de ces critères va induire les choix de Protocoles et de débitsutilisables sur ces réseaux.

Les limites géographiques :

  • Les PAN
  • Les LAN
  • Les MAN
  • Les WAN
  • L’INTERNET

Les définitions :

  • Réseaux privés
  • Réseaux publics
  • Réseaux privés virtuels

Les topologies :

5 types de topologies sont couramment rencontrés dans les Réseaux Téléinformatique.

  • Topologie en ETOILE
  • Topologie en ARBRE
  • Topologie en BUS
  • Topologie en BOUCLE
  • Topologie MAILLEE

Les supports de transmission

Pour relier logiquement deux machines ou plus entre elles, il faut bien utiliser un ou plusieurs « Supports Matériels » sur lesquels l’information proprement dite va circuler.

  • Câbles coaxiaux
  • Lignes filaires paires torsadées
  • Fibres optiques
  • Faisceaux Hertziens, ondes radio
  • Satellites

Notion de qualité de service :

  • Le débit(taux de transfert, volume)
  • La latence (temps de transfert)
  • La fiabilité(taux d’erreurs)

Les modes de transmission

Le type de transmission :

  • Transmission série
  • Transmission parallèle

Le mode de liaison :

  • Point à point
  • Multipoints

Le mode de diffusion :

  • Unicast
  • Multicast
  • Broadcast

La technique de transmission :

  • Asynchrone
  • Synchrone

L’organisation des échanges :

  • Liaison Simplex
  • Liaison Half-duplex
  • Liaison Full-Duplex

Le mode des échanges :

  • Le mode connecté
  • Le mode non connecté

Représentation de l’information

Le langage binaire

Le langage binaire (base 2) est le seul langage compris par l’électronique informatique, il est défini par :

–  un alphabet : 0, 1

–  une syntaxe : règle de composition des mots

Le système binaire :

base 2 (alphabet de 2 symboles seulement : 0, 1)

Maximum en base 2 avec 4 bits (une tétrade) => 1111

Maximum avec 8 bits (1 octet), tous les bits => 11111111 = 255

Il faut donc un octet (de 00000000 à 11111111) pour écrire de 0 à 255 en décimal

Le système hexadécimal: base 16

16 symboles : dix chiffres (0…9) + 6 lettres (A,B,C,D,E,F) pour (10,11,12,13,14,15)

Exemples:

1D en hexadécimal = 29 en décimal

·FF en hexadécimal = 255 en décimal

Notion d’architecture

Le besoin de faire communiquer des ordinateurs a toujours existé. Le concept de réseau s’est développé dans les années 1970 pour permettreles communications au sein de groupes d’ordinateurs.

  • Dans un premier temps chaque constructeur a développé ses techniques propres, en général incompatibles avec les techniques développées par les autres constructeurs.
  • Pour réduire la complexité de conception, les réseaux sont organisés en séries de couches
  • Le nombre de couches, leur nom et leur fonction varie selon les architectures réseaux.
  • L’objet de chaque couche est d’offrir certains services aux couches plus hautes en leur épargnant les détails de la mise en oeuvre de ces services.
  • La couche n d’une machine gère la conversation avec la couche n d’une autre machine.
  • Les règles et conventions utilisées pour ce dialogue sont connues sous le nom de protocole de la couche n.

Notion de protocole

Un protocole de communication est l’ensemble des procédures et informations échangées pour établir et gérer cettecommunication.

Les formats des informations font partie intégrante du protocole.

Il y a des protocoles pour :

  • Les applications.
  • Transporter, router les informations.
  • Emettre l’information sur un support physique.

Il faudra donc :

  • SECURISER au mieux les données transmises pour éviter les erreurs de transmissions
  • ORGANISER les échanges et délimiter les blocs de données.
  • OPTIMISER la transmission de données, pour tirer le meilleur parti des possibilités du support

Un protocole sera différemment adapté selon :

  • Le niveau de sécurité recherché.
  • La définition des règles et le format des données.
  • Le Type de transmission asynchrone, synchrone, half-duplex, full-duplex.
  • Le type de liaison point à point ou multipoints (notion d’adresses).
  • Le service de couche N demandé

Il existe donc de multiples protocoles qui répondent chacun à des besoins spécifiques précis.

Mais dans tous les cas, les deux extrémités d`une liaison de données doivent respecter et utiliser le même protocole

Les principales architectures

Descriptif du modèle OSI

Open Systems Interconnection

  • L’OSI a pour but de permettre la communication entre équipementshétérogènes grâce à des Réseaux téléinformatique Normalisés.
  • Les équipements qui respectent cette règle deviennent alors des Systèmes ouverts « Open systems »
  • Cette modélisation a aboutit en 1984 à une architecture de fonctions découpée en 7 couches distinctes.
  • Chaque couche correspond à des fonctions répondant à des besoins clairement identifiés dans le monde des télétransmissions.

La couche application est chargée d’offrir à l’utilisateur les fonctions de communication.Ces fonctions sont le transfert de fichier, la messagerie, l’émulation de terminal virtuel, l’exécution de travaux à distance, etc. La couche 7 est en quelque sorte l’interface utilisateur pour les fonctions de communication.

La couche présentationtraite de la mise en forme de l’information. Au dessus d’ellel’information est codée sous une forme plus appropriée pour son transport. Ainsi la compression des données et le cryptage sont du ressort de la couche 6.

La couche session est la première couche qui s’intéresse à la communication proprementdite. Elle ouvre une session avec la station de destination. Cette session reste ouverte tant que dure la communication. Lorsque la station de destination envoie un accusé de réception global, il y a fermeture de la session.

La couche transport reçoit les données de la couche session et assure eurl transport debout en bout. Elle peut éventuellement fragmenter les données en plusieurs paquets afin de faciliter leur transmission. Elle s’assure alors que tous ces paquets arrivent à destination.

La couche réseaus’occupe du routage des paquets et gère la relation entre les adresseslogiques utilisées par l’utilisateur et les adresses physiques implantées dans les machines. Elle se charge aussi des problèmes issus des éventuelles incompatibilités entre les couches basses des réseaux traversés (taille de trame, adressage physique différent, etc…).

Les deux couches inférieures, couche liaison de données et couche physique traitent de la transmission bit par bit des trames sur le support physique de transmission.

La notion d’encapsulation :

  • Les données sont transmises de Haut en Bas lors de leur envoi dans le réseau.
  • Réciproquement elles sont transmises de Bas en Haut lors de leur réception à partir du réseau.
  • A partir de la couche application chaque couche ajoute des informations de contrôle de manière à garantir unetransmission des données correcte.
  • Ces informations de contrôle portent le nom de en-tête( Header ) Chaque couche traite les informations venant de la couche directement située au-dessus d’elle comme étant des données et place son propre En-tête devant ces informations.
  • Cette méthode d’ajout des informations de transmission au niveau de chaque couche s’appelle l’encapsulation.

Descriptif TCP/IP

L’origine de TCP/IP Internet.

En 1969, l’agence du ministère de la défense des Etats Unis, ARPA (Advanced Research Projects Agency) a mis sur pied un projet de développement et de recherche pour créer un réseau à commutation de paquet.

En 1975 ARPANET passe du stade de réseau expérimental au stade opérationnel.

En 1980 TCP/IP est intégré à Unix BSD (Berkeley).

En 1983, les protocoles TCP/IP ont été adoptés comme standards militaires, le terme Internet fait son apparition dans le langage courant.

En 1987 création du concept FAI.

En 1992 naissance du Web

En 1994 l’ouverture d’Internet aux organismes commerciaux. C’est à ce moment qu’Internet explosa réellement, phénomène qui ne fait que s’amplifier dans le monde.

En 2000 le nombre d’utilisateurs d’Internet était évalué à 360 millions.

Les principaux modules du modèle TCP/IP.

  • On notera que l’appellation TCP/IP provient du protocole orienté connexion de la couche transport (TCP) et de celui de la couche réseau (IP).
  • Le modèle OSI est placé en parallèle pour indiquerque la famille des protocoles TCP/IP recouvre le même domaine .
Les principaux modules du modele TCPIP

Descriptif de protocoles Internet.

  • IP signifie Internet Protocol, couche réseau de la structure, avec les caractéristiques suivantes :système de livraison de paquet, sans connexion et non fiable.
  • ARP, ou Address Resolution Protocol, décrit la procédure d’obtention de l’adresse Ethernet à partirde l’adresse IP
  • ICMP est l’abréviation de Internet Control Message Protocol qui correspond au protocole de gestiondes messages de contrôle (erreur, perte, non réponse, surcharge, etc.).
  • TCP est le protocole de transport (Transmission Control Protocol) qui permet un service de transportorienté connexion fiable et flot d’octets.
  • UDP, (User Datagram Protocol) service de livraison sans acquittement orienté transaction, de niveautransport.
  • FTP (File Transfer Protocol) est un protocole de transfert de fichiers fiable (à la différence de TFTP).
  • Telnet permet la connexion de terminaux à distance pour des accès interactifs sur la machine hôte
  • DNS, Domain Name System, gère la correspondance entre le nom symbolique des machines et leuradresse de niveau IP, et fournit un service de répertoire.
  • SNMP, (Simple Network Management Protocol), est le système d’administration réseaux le plusrépandu dans le monde TCP/IP, mais aussi dans le reste du monde des réseaux locaux.

Le plan d’adressage IP

• Les classes

Le plan d’adressage IP

Le plan d’adressage IP (2)

  • Masque de sous réseaux
  • masque de réseau de classe A: 255.0.0.0
  • masque de réseau de classe B: 255.255.0.0
  • masque de réseau de classe C: 255.255.255.0

Le plan d’adressage IP (3)

Le plan d’adressage IP (4)

Réseaux privés

10.0.0.0                        10.255.255.255

172.16.0.0                    172.31.255.255

192.168.0.0                  192.168.255.255

Les réseaux des opérateurs

Le paysage des télécommunications en France est commun à beaucoup de pays Européens: un ex-monopole devant faire face à une dérégulation du marché et à de nombreux nouveaux venus, le tout sous la surveillance de l’ART (Autorité de Régulation des Télécommunications).

Cependant France Télécom possède encore une confortable avance sur ses concurrents. En effet, il possède de loin le plus gros réseau.

Il existe de nombreux opérateurs en France,- la plupart ne traitant qu’avec des entreprises ou d’autres opérateurs.

Les différents types d’opérateurs sont:

  • Des entreprises provenant d’autres pans de l’industrie, fermement décidés à s’attaquer à ce marché en pleine expansion et possédant les capitaux pour réussir (Vivendi, Bouygues, Suez, Lyonnaise des Eaux…).
  • Des entreprises possédant des infrastructures télécoms (SNCF,Eurotunnel, Autoroutes du sud…).
  • Des entreprises de service.
  • Les collectivités locales qui désirent pouvoir déployer et gérer leur propre réseau.

Caractéristiques des réseaux d’opérateurs :

La fonction principale d’un opérateur de télécommunication est le transport des informations des abonnés, d’un point à un autre de son réseau.

Leur capacités de transmission sont caractérisées par :

  • Le débit.
  • La nature du support utilisé.
  • Le type de liaison.
  • Le mode d’exploitation.
  • La qualité de service.

Les solutions fixes :

  • RTC réseau téléphonique commuté
  • LS Liaisons louées Spécialisées
  • RNIS Réseau Numérique à intégration de services
  • X DSL digital subscriber Line
  • X25 (Transpac)
  • Frame relay relais de trame
  • ATM Asynchronous Transfert Mode
  • Internet le réseau
  • Les VPN Virtual Private Network

Les réseaux locaux

Définition :

Système de communication destiné à relier un ensemble de ressources pour en assurer le partage à haut débit au sein d’une enceinte privée (entreprise, société…)

Caractéristiques principale  :

  • Un câblage reliant les différents nœuds.
  • Une topologie.
  • Une méthode d’accès au support.
  • Une méthode d’adressage.
  • Un ensemble de protocoles de communication.
  • Des applications qui utilisent les protocoles de communication.

Normes principales IEEE 802

  • 802.1 High Level Interface, Network Management, Bridging. 802.2 Logical Link Control.
  • 802.3 CSMA/CD Ethernet. 802.4 Token Bus.
  • 802.5 Token Ring.
  • 802.8 Fiber Optic Technical Advisory Group.
  • 802.11 Wireless LAN.
  • 802.15 Wireless Personal Area Network WPAN, (Bluetooth).
  • 802.16 Fixed Broadband Wireless Access (Wimax).

Ethernet IEEE 802.3:

Historique

En 1973 Xerox, DEC et Intel entreprennent la mise au point d’un réseaulocal à topologie en bus au centre de recherche de XEROX à Paolo Alto en Californie.

En 1976 réussite de l’installation et de la mise en service d’un prototyped’Ethernet chez Xerox.

En 1983 approbation par le conseil de normalisation de l’IEEE de la normeIEEE 802.3.

En 1990 le conseil de l’IEEE normalise les spécifications d’utilisation de lapaire torsadée 802.3i et de la fibre optique

En 1995 Supplément : u pour le 100 BaseT

En 1998 Supplément : x pour le full duplex, z 1000Base X, , ab1000BaseT

En 2002 les débits ont été multipliés par 10 pour atteindre les 10Gbps avecla publication de la norme IEEE 802.3ae.

En 2003 l’IEEE a ratifié la norme standard 802.3af Power over Ethernet.

Norme TypeDénominationSupportDébitLongueur 
802.3 10 base 5ETHERNETCâble coax
Blindé 50 Ohms
10 Mb/s500 m 
802.3 10 base 2CHEAPERNET
ouThin Ethernet
Câble Coaxial
RG 58
10 Mb/s185 m 
*802.3 10 base TStarlan 10 Mb/sCuivre
Paire torsadée
10 Mb/s100 m 
8802.3 10 base FType FLFibre Optique10 Mb/s2 Km 
***802.3 100 baseTFast EthernetPaire torsadée
(catégorie 5)
Fibre optique
100 Mb/s100 m 
**802.3 1000 base TGiGA Fast EthernetPaire torsadée
(catégorie 5E)
1000 Mb/s100 m 
802.3 1000 base SX/LXGiGA Fast EthernetFibre optique1000 Mb/sVariable 
802.3 10 Gigabase X, R, W, T10 GiGA Fast EthernetFibre optique10 Gb/sVariable 

Caractéristiques:

  • Protocole évolutif
  • Vitesse de transmission (10, 100, 1 000, 10 000 Mbit/s) Support : coaxial, paire torsadée, fibre optique
  • Méthode d’accès : CSMA/CD,
  • Half duplex, full duplex
  • Compatibilité conservée entre toutes les évolutions

La Trame Ethernet

La Trame Ethernet

Le préambuleest constitué de bits 1 et 0 alternés. Ce champ permet aux récepteurs de sesynchroniser et marque le début de la trame.

Les adresses physiques de destination et de source sont des identificateurs de typeEthernet (adresse unique ou de diffusion).

Le type indique le type de protocole encapsulé dans la trame. Les donnéescontiennent un PDU de niveau supérieur.

Le CRC ou Cyclic Redundancy Check est calculé par l’émetteur. Le récepteur effectue lemême calcul et compare la valeur trouvée avec le ch amp CRC de la trame afin d’en vérifier l’intégrité physique.

L’interconnexion

L’interconnexion de deux réseaux nécessite un équipement d’interconnexion spécifique dont la dénomination varie suivant les différentes couches où des modifications d’entête doivent être apportées.

C’est ainsi que sont définis :

  • Le répéteur
  • Le pont
  • Le switch
  • Le routeur
  • La passerelle

Le répéteur

  • Equipement de niveau 1
  • Travaille au niveau du bit.
  • Régénération du signal.
  • Changement de type de support.

Le pont

  • Equipement de niveau 2.
  • Travaille au niveau de la trame.
  • Segmentation du trafic réseaux.
  • Filtrage des trames.

Demi- pont

  • La liaison est point à point.
  • Protocole entre les deux demi-ponts est souvent propriétaire.
  • Même principe qu’un pont, mais il existe une liaiso n Wan entre les deux équipements.

Le switch :

  • Equipement de niveau 2
  • Travaille au niveau de la trame.
  • Chaque port d’un switch fait partie d’un seul domaine de collision.
  • Pour garantir une certaine bande passante, le commutateur est dote d’une logique de commutation plus ou moins élaborée selon les ambitions de l’équipement.
  • Permet des communications full-duplex

Le routeur.

  • Equipement de niveau 3
  • Travaille au niveau du paquet
  • Permet de changer d’espace d’adressage

La passerelle.

  • Equipement de niveau 7
  • Travaille au niveau de l’ensemble des protocoles
  • Dispositif de conversion complet

Exemples de réseaux

Telecharger PDF