Généralités sur les réseaux

1. Généralités sur les réseaux

2. Généralités sur les réseaux 1 - Les réseaux informatiques

3. Généralités sur les réseaux • Faire communiquer des terminaux distants avec un site central • Relier les ordinateurs (mainframe) entre eux • Connecter des machines terminales telles que des stations de travail avec leurs serveurs • Puis, intégrer la micro-informatique dans le système d’information

4. Généralités sur les réseaux • Dans un premier temps, ces communications étaient destinées au transport de données informatiques classiques de gestion • Les réseaux intègrent aujourd'hui en plus des données, le son, l'image mais aussi la vidéo (le multimédia) • On dénombre généralement cinq différentes catégories de réseaux en fonction de leur champ géographique d'action

5. Généralités sur les réseaux

6. Généralités sur les réseaux • Les composants nécessaires au bon fonctionnement d'un réseau, ont été définis par les normalisateurs de l'ISO au travers d’une l'architecture en 7 niveaux • Ce découpage permet toutes les facilités propres au transport et à la gestion des données à envoyer à une application distante • Les 7 couches de protocoles ne sont pas toutes nécessaires pour des réseaux qui ne veulent pas être généraux • Chaque couche doit offrir un service à la couche supérieure et utiliser les services de la couche inférieure. Pour cela, elle utilise un protocole qui effectue les algorithmes nécessaires à la bonne marche des opérations.

7. Généralités sur les réseaux • Cette architecture s'appelle « Interconnexion des Systèmes Ouverts » ou OSI (Open Systems Interconnection) • Elle est très concurrencée par l'architecture "de fait" TCP/IP utilisée par presque tous les constructeurs • Ces deux modèles ont été conçus pour des réseaux d'ordinateurs mais sont applicables à tous types de systèmes

8. Généralités sur les réseaux 2 - Les réseaux de télécommunication

9. Généralités sur les réseaux • Les industriels de la télécommunication ont une vision des réseaux très différente de celle des informaticiens • Les contraintes des applications supportées sont beaucoup plus sévères que pour l’échange de fichiers • L'application de base, la téléphonie mais aussi la visio-conférence et le temps réel, posent des contraintes de synchronisation aux extrémités • Ces services correspondent à des applications « temps réel » et les signaux doivent être remis à des instants très précis dans le temps

10. Généralités sur les réseaux • Elles sont dites « isochrones » et nécessitent un fort degré synchronisation • Il faut alors mettre en place un circuit physique entre l'émetteur et le récepteur qui n'appartient qu'aux deux applications d’extrémités • Une bande passante importante avec des systèmes de réservation de ressources et de priorités permettent également de supporter les contraintes isochrones

11. Généralités sur les réseaux • L’Internet : interconnexion au niveau mondial de systèmes informatiques hétérogènes basée sur les protocoles communs TCP/IP • Intranet : technologies Internet au service d’une organisation privée sur un ou plusieurs sites géographiques • Le lien entre les différents sites est établi par le biais de lignes spécialisées ou par un accès sécurisé à l’Internet public • Extranet : Intranet et/ou moyens informatiques d’une organisation ouverts à des acteurs extérieurs

12. Généralités sur les réseaux 3 – Les types de commutation

13. Généralités sur les réseaux Cinq grandes catégories de commutation : • Les réseaux à commutation de circuits • Les réseaux à commutation de messages • Les réseaux à commutation de paquets • Les réseaux à commutation de trames • Les réseaux à commutation de cellules

14. Généralités sur les réseaux 4 - Le modèle OSI

15. Généralités sur les réseaux • Au début des années 70, chaque constructeur a développé sa propre solution réseau • Apparurent des architectures et des protocoles privés (SNA d'IBM, DECnet de DEC, DSA de Bull, TCP/IP du DoD,...) • Il s'est vite avéré qu'il serait impossible d'interconnecter ces différents réseaux « propriétaires » sans une norme internationale

16. Généralités sur les réseaux • La norme établie par l'International Standards Organization (ISO) est la norme Open Systems Interconnection (OSI, interconnexion de systèmes ouverts) • Un système ouvert est un ordinateur, un terminal, un réseau, n'importe quel équipement respectant cette norme et apte à échanger des informations avec d'autres équipements hétérogènes et issus de constructeurs différents

17. Généralités sur les réseaux • Le premier objectif de la norme OSI a été de définir un modèle de toute architecture de réseau basé sur un découpage en sept couches • Chacune de ces couches correspond à une fonctionnalité particulière d'un réseau • Les couches 1, 2, 3 et 4 sont dites « couches basses » et les couches 5, 6 et 7 sont dites « couches hautes » • Les couches basses sont orientées « réseau » • Les couches hautes sont orientées « application et utilisateur »

18. Couche 7 APPLICATION Couche 6 PRESENTATION Couche 5 SESSION Couche 4 TRANSPORT Couche 3 RESEAU Couche 2 LIAISON Couche 1 PHYSIQUE Généralités sur les réseaux

19. Généralités sur les réseaux • Chaque couche est constituée d'éléments matériels et/ou logiciels • Une couche offre un service à la couche située immédiatement au-dessus d'elle en lui épargnant les détails d'implémentation nécessaires • Chaque couche n d'une machine gère la communication avec la couche n d'une autre machine en suivant un protocole de niveau n qui est un ensemble de règles de communication pour le service de niveau n

20. Généralités sur les réseaux 1 - Couche physique • Elle fournit les moyens mécaniques, électriques, fonctionnels et procéduraux nécessaires à l'activation, au maintien et à la désactivation des connexions physiques destinées à la transmissions des éléments binaires entre entités de liaison • La première couche de l'architecture OSI a pour objectif de conduire les éléments binaires jusqu'à leur destination sur un support physique.

21. Généralités sur les réseaux • La couche physique correspond à tous les matériels et logiciels nécessaires au transport correct des éléments binaires • A ce niveau, il n’est pas question de messages, de données ni d’informations • Seule la transmission d’éléments, le plus souvent binaires, de façon brute est prise en compte • La transmission se fait entre deux coupleurs

22. Généralités sur les réseaux • Technologie • Support • Débit • Taux d’erreur (Bit Error Rate) • Distance • Coût

23. Généralités sur les réseaux • Une liaison entre 2 équipements peut être simplex (unidirectionnelle), dans ce cas il y a toujours un émetteur et un récepteur • C'est le cas d’un banc de mesure et d’un ordinateur recueillant les données mesurées

24. Généralités sur les réseaux • La communication est half-duplex (bidirectionnelle à l'alternat) quand le rôle des deux éléments peut changer • La communication change de sens à tour de rôle (comme avec des talkies-walkies)

25. Généralités sur les réseaux • La communication est full-duplex (bidirectionnelle simultanée) quand les deux éléments peuvent émettre et recevoir en même temps (comme dans le cas du téléphone) • Une technologie de réseau telle que Ethernet correspond à du pseudo full-duplex ou à du full-duplex selon les cas

26. Généralités sur les réseaux • La transmission de plusieurs bits peut s'effectuer en série ou en parallèle • En série, les bits sont envoyés les uns derrière les autres de manière synchrone ou asynchrone • Dans le mode synchrone l'émetteur et le récepteur se mettent d'accord sur une base de temps (un top d'horloge) qui se répète régulièrement durant tout l'échange • À chaque top d'horloge un bit est envoyé et le récepteur saura ainsi quand lui arrivent les bits

27. Généralités sur les réseaux • Dans le mode asynchrone, il n'y a pas de négociation préalable mais chaque caractère envoyé est précédé d'un bit de « start » et immédiatement suivi d'un bit de « stop » • Ces deux bits spéciaux servent à caler l'horloge du récepteur • En parallèle, les bits d'un même caractère sont envoyés en même temps chacun sur un fil distinct • Des problèmes de synchronisation apparaissent et cette technologie n’est utilisée que sur de courtes distances (bus par exemple)

28. Généralités sur les réseaux • Quel que soit le mode de transmission retenu, l'émission est toujours cadencée par une horloge • La vitesse de l’horloge donne le débit de la ligne en bauds , c'est-à-dire le nombre de tops d'horloge en une seconde • Une ligne d'un débit de 100 bauds autorise 100 émissions par seconde

29. Généralités sur les réseaux • Si à chaque top d'horloge un signal représentant 0 ou 1 est émis, alors dans ce cas le débit en bit/s est équivalent au débit en baud • Si le signal émis peut prendre 4 valeurs distinctes (0, 1, 2, 3), le débit en bit/s sera le double de celui en baud • L’unité bit/seconde est l’unité standard

30. Généralités sur les réseaux • Pas d’échange de données structurées • Deux entités communicantes uniquement • Une seule technologie • Pas de correction d’erreur • Pas de services évolués

31. Généralités sur les réseaux 2 - Couche liaison • La couche liaison fournit les moyens fonctionnels et procéduraux nécessaires à l'établissement, au maintien et à la libération des connexions entre les entités du réseau, et au transfert des unités de données du service de liaison

32. Généralités sur les réseaux • Partage du support entre plusieurs coupleurs • Système d’adressage physique univoque • Structure du message (trame ou cellule) • Détection/Correction des erreurs

33. Généralités sur les réseaux • Pas d’interconnexions de technologies hétérogènes • Obligation d’un réseau physique unique d’où des limitations de déploiement • Pas de services de haut niveau

34. Généralités sur les réseaux • Pour une technologie données, le nombre maximum et minimum de données transportées est fixe • Il s’agit, pour le maximum, de la MTU Maximum Transmission Unit • Si la taille minimum n’est pas atteinte, il y aura du bourrage, le padding

35. Généralités sur les réseaux Différentes MTU : Technologie Nb d'octets Ethernet 1500 IEEE 802.3 1492 TokenRing 4440 et 17940 IEEE 802.4 8166 FDDI 4352 SMDS 9180 X.25 1007

36. Généralités sur les réseaux 3 - Couche réseau • Le rôle de la couche réseau est de fournir d'une part les moyens d'établir, de maintenir et de libérer des connexions de réseau entre des systèmes ouverts et, d'autre part, de donner les moyens fonctionnels et les procédures nécessaires pour échanger, entre les entités de transport, des unités de service de réseau

37. Généralités sur les réseaux • Interconnexion de réseaux hétérogènes • Système d’adressage logique univoque, global • Technique de routage • Fragmentation • Contrôle de flux • Détection/Correction des erreurs

38. Généralités sur les réseaux Deux technologies possibles : • Le mode connecté (ex. X.25.3 CCITT modèle européen) • Le mode non connecté (ex. IP DoD modèle américain)

39. Généralités sur les réseaux • Ne permet d’atteindre qu’un coupleur et pas une application • Ne permet d’échanger que des paquets d’octets • Ne permet pas une optimisation du contrôle des flux de données • N’assure pas toujours la sécurité du transport des données (cas d’IP) • Pas de services évolués si ce n’est l’acheminement des paquets de données

40. Généralités sur les réseaux • 4 – Couche transport • La couche transport doit assurer un transfert de données entre les entités de session, ce transport devant être transparent, c'est à dire indépendant de la succession des caractères et même des éléments binaires transportés • Le service de transport doit optimiser l'utilisation des infrastructures sous-jacentes pour obtenir un bon rapport qualité/rapidité

41. Généralités sur les réseaux • Transport de bout en bout de données structurées telles que des fichiers, des enregistrements ou des flux d’informations • Transport sécurisé des données • Optimisation du transport indépendamment des réseaux sous-jacents • Détection/Correction des erreurs • Dernière des couches basses, orientée réseau et optimisant le réseau

42. Généralités sur les réseaux 5 – Couche session • Les couches session, présentation et application constituent les couches hautes du modèle OSI • Elles offrent des services orientés vers les applications et les utilisateurs alors que les couches basses sont concernées pas la communication fiable de bout en bout • Elles considèrent que la couche transport fournit un canal fiable de communication et ajoutent des caractéristiques supplémentaires pour les applications

43. Généralités sur les réseaux • Le rôle de la couche session est de fournir aux entités de présentation les moyens nécessaires pour organiser et synchroniser leur dialogue • Pour arriver à ce but, la couche session doit fournir les services nécessaires à l'établissement d'une connexion, de son maintien et de sa libération, et les moyens pour contrôler les interactions entre les entités de présentation

44. Généralités sur les réseaux • Pour ouvrir une session avec un processus distant, la couche session doit posséder une chronologie d’événements en accord avec le processus distant • Les informations échangées doivent être compréhensibles des deux côtés de la communication • On parle de sessions d’applications ou de sessions utilisateurs • Les deux processus communicant, s’accordent à échanger de l’information

45. Généralités sur les réseaux Exemples : • Ouverture de sessions FTP (Commandes open @, close, USER toto, PASS passwd) • Ouverture de sessions Telnet (Options, fonctions et commandes du shell) • Appels des sockets en C ou Java

46. Généralités sur les réseaux 6 – Couche présentation • La couche présentation se charge de la syntaxe des informations que les entités d'application se communiquent • Elle joue un rôle important dans un environnement de systèmes d’exploitation et de logiciels hétérogènes • C'est un intermédiaire indispensable pour une compréhension commune de la syntaxe des documents qui sont transportés par le réseau

47. Généralités sur les réseaux • La couche présentation procure un langage syntaxique commun à l'ensemble des utilisateurs et des applications connectés • Si Z est le langage commun, et si une machine X veut échanger avec une machine Y, elles utiliseront des traducteurs X<-> Z et Y<->Z • Il est possible, au niveau de la couche présentation, d’implanter des techniques de compression et de chiffrement de données

48. Généralités sur les réseaux • ASCII • EBCDIC • UNICODE • XML • ASN.1 • IDL

49. Généralités sur les réseaux 7 – Couche application • Cette couche donne aux processus d'application le moyen d'accéder à l'environnement OSI • La couche application ne correspond pas à l’application elle-même • Il s’agit d’un point d’entrée de programmation

50. Généralités sur les réseaux • En 1987, la normalisation d'une structure globale a été définie : la structure de la couche application ou A.L.S. (Application Layer Structure) • Il s’agit d’une norme internationale de l'ISO • L'entité d'application fait appel à des éléments de service d'application ou A.S.E. (Application Service Element)