Cours complet sur les réseau
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Les réseaux
Objectifs
1. Objectifs et utilisation des réseaux .. 5
1.1. Partage des ressources 5
1.2. Augmentation de la fiabilité et des performances 5
1.3. Réduction des coûts 5
1.4. Accès à l'information et au courrier 5
1.5. Autres utilisations . 5
2. L'avenir des réseaux 6
3. Que signifie réseau .. 6
4. Différents types de réseaux . 6
5. Composants actifs: .. 9
5.1. Répéteur . 9
5.2. HUB . 9
5.3. Switch 9
5.4. Routeur . 10
5.5. Carte Réseau .. 10
6. TCP/IP . 12
6.1. IP . 12
6.2. La couche IP comprend plusieurs protocoles : . 13
6.2.1. Scénario typique de l'utilisation d'ARP (couche 3) 13
6.2.2. RARP (pour Reverse ARP) : .. 13
6.2.3. ICMP (Internet Control Message Protocol -couche 3) 14
6.2.4. Le routage IP .. 14
6.2.5. Les ports .. 15
6.3. UDP (User Datagram Protocol) . 16
6.4. TCP 17
6.5. Les adresses TCP/IP : 19
6.5.1. Les classes d’adresses : .. 19
6.5.2. Etendue de chaque classe : . 19
6.5.3. Le masque de sous réseau : 20
7. Le modèle O.S.I 24
7.1. La couche physique 1 . 24
7.2. La couche de liaison de données 2 24
7.3. La couche réseau 3 .. 25
7.4. La couche transport 4 25
7.5. La couche session 5 . 25
7.6. La couche présentation 6 26
7.7. La couche application 7 26
7.8. L'encapsulation . 26
8. Le modèle OSI et TCP/IP . 27
8.1. En résumé : .. 28
9. Les topologies . 31
9.1. Le BUS 31
9.1.1. Avantages .. 31
9.1.2. Inconvénients . 31
9.1.3. Conclusions 31
9.2. L'étoile 32
Principe . 32
9.2.1. Avantages .. 32
9.2.2. Inconvénients . 32
9.3. Les réseaux en anneau . 33
10. Architecture des réseaux 33
10.1. Poste à poste .. 33
10.2. Client serveur . 33
10.2.1. Avantages de l'architecture client/serveur . 34
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Les réseaux
Objectifs
10.2.2. Inconvénients du modèle client/serveur .. 34
11. Les systèmes serveurs . 34
11.1. Basés sur trois protocoles : . 34
NetBEUI 34
IPX/SPX 35
TCP/IP 35
11.2. Communication client / serveur .. 35
11.3. Exemple de Communication Internet . 35
Consultation de page WEB .. 35
Ethernet .. 36
12. ETHERNET . 37
12.1. Historique 37
12.2. Le support physique . 37
12.2.1. Ethernet 10 base 5 .. 37
12.2.2. Ethernet 10 base 2 38
12.2.3. Réseau 10 Base T : . 38
13. Méthode d’accès au support 39
13.1. Deux problèmes à résoudre . 39
13.2. Parler et se faire entendre .. 39
13.3. La liberté dans l'auto discipline (Ethernet) .. 39
13.3.1. Avantages . 39
13.3.2. Inconvénients 39
13.4. L'organisation déterminée (Token Ring) . 40
13.4.1. Avantages . 40
13.4.2. Inconvénients 40
13.5. Enfin, une solution chère mais efficace (ATM) .. 40
13.6. Accès aléatoire Ethernet .. 40
13.6.1. Protocole d’accès au média CSMA/CD . 40
13.6.2. Principe du CSMA/CD 41
Les collisions 41
13.6.3. Vitesse de propagation, temps d’aller-retour .. 42
13.6.4. Performances 42
14. Trame Ethernet 43
14.1. Le préambule .. 43
14.2. Start Frame Delimiteur . 43
14.3. Adresse destination et adresse source (MAC) .. 43
14.1. Le champ longueur / type .. 44
14.2. Les données . 44
14.3. Le champ de contrôle . 44
14.4. Le temps inter-trame . 44
15. Ressource et références : .. 45
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Les réseaux
Les composants
Objectif et
utilisation
des réseaux
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Les composants
1.Objectifs et utilisation des réseaux
Les réseaux ont été et sont toujours développés pour un certain nombre de raisons. Il y en a en fait
4 principales.
1.1.
Partage des ressources
Les réseaux permettent de rendre accessible un certain nombre de ressources (logiciels, bases de
données, imprimantes ) indépendamment de la localisation géographique des utilisateurs.
…………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
Le partage des données commerciales d'une entreprise en est une illustration : chaque employé
d'une multinationale peut accéder aux derniers comptes de résultat de l'entreprise.
1.2.
Augmentation de la fiabilité et des performances
Les réseaux permettent par exemple de dupliquer en plusieurs endroits les fichiers vitaux d'un
projet, d'une entreprise ; en cas de problème, la copie de sauvegarde est immédiatement disponible.
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
L'augmentation des performances vient également du fait qu'il est relativement facile d'augmenter
les performances d'un système en réseau en ajoutant tout simplement un ou deux autres ordinateurs
supplémentaires. Ce dernier point associé à un constat économique (voir objectif suivant) rend
presque obsolètes les grosses installations.
1.3.
Réduction des coûts
En effet, les ordinateurs individuels coûtent bien moins cher que les gros systèmes centralisés
(1000 fois moins environ), et ce pour une baisse des performances d'à peine un facteur 10.
1.4.
Accès à l'information et au courrier
Avec les réseaux et en particulier Internet, il est très facile de s'informer sur toute sorte de sujets
très rapidement. Ce dernier objectif joue en fait un rôle capital dans l'utilisation que les gens ont
des réseaux. C'est peut-être même l'utilisation principale aujourd'hui.
1.5.
Autres utilisations
Au delà de ces quatre points, il existe quelques autres objectifs aux réseaux, mais ces objectifs sont
apparus récemment avec la démocratisation des réseaux et l'émergence d'Internet notamment, et ne
correspondent pas véritablement à un besoin des professionnels.
Les réseaux vont servir par exemple de support pour des jeux interactifs et autres divertissements,
ainsi que de médium de communication…………………………………………………………….
……………………………………………………………………….
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Les composants
2.L'avenir des réseaux
Les réseaux et toutes les technologies environnantes sont en pleines expansions.
Augmentation de la bande passante, de plus en plus d'utilisateurs, autant d'éléments motivant les
entreprises dans la réalisation de solutions techniques innovantes.
Le but n'est plus de proposer un moyen de connecter les gens, il est de fournir la meilleure
connexion et le meilleur service possibles au moindre coût.
………………………………………………………………………………………………
3.Que signifie réseau
Le terme réseau en fonction de son contexte peut désigner plusieurs choses.
Il peut désigner l'ensemble
des machines, ou l'infrastructure informatique d'une organisation avec les protocoles
……………………………………………………………………….
qui sont utilisés, ce qui 'est le cas lorsque l'on parle de Internet.
Le terme réseau peut également être utilisé pour décrire la façon dont les machines d'un site sont
interconnectées …………………………………
C'est le cas lorsque l'on dit que les machines d'un site (sur un réseau local) sont sur un réseau
Ethernet, Token Ring, réseau en étoile, réseau en bus, .
Le terme réseau peut également être utilisé pour spécifier le protocole qui est utilisé pour que les
machines communiquent. On peut parler de réseau TCP/IP, NetBeui (protocole Microsoft) DecNet
(protocole DEC), IPX/SPX,
4.Différents types de réseaux
Il existe différents types de réseaux ; suivant la localisation, les distances entre les systèmes
informatiques et les débits maximum, on peut distinguer trois types de réseaux.
? Les réseaux locaux ou LAN (Local Area Network) …………………qui
correspondent par leur taille aux réseaux intra-entreprise et qui permettent l’échange
de données informatiques ou le partage de ressources (Ethernet, Token ring, ATM).
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Les composants
Unité locale intelligente:
PC
Contrôleur 3
Routeur
Réseau LAN
Unité locale intelligente:
Contrôleur 2
Unité locale intelligente:
Contrôleur 1
? Les réseaux métropolitains ou MAN (Metropolitain Area Network)
?Les réseaux longues distances ou WAN (Wide Area Network), généralement
publics (Renater), et qui assurent la transmission des données numériques sur des
distances à l’échelle d’un pays. Le support utilisé peut être terrestre (réseau maillé
de type téléphonique ou ligne spécialisée) ou hertzien (transmission par satellite).
Types de réseaux Wan : ADSL
Dans une grande entreprise, un réseau est généralement une combinaison plus ou moins complexe
de Lan et de Wan.
Ordinateur ou automate
Ordinateur ou automate
LAN
LAN
Routeur
Routeur
WAN
Routeur
LAN
Ordinateur ou automate
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Les composants
Les composants
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Différents types réseaux
5.Composants actifs:
5.1.
Répéteur
Un répéteur reçoit des informations et les retransmets en régénérant un signal. Un répéteur permet de
connecter 2 segments Ethernet dans un LAN.
500m
500m
Repéteur
HEWLETT
PACKARD
Un réseau 10Base T peut utiliser des « HUBs » comme répéteurs.
5.2.
HUB
Un Hub récupère les trames Ethernet en provenance d’un port et les renvoie vers tous les autres ports.
…………………………………………………………
Toutes les trames en provenance d’une interface Ethernet sont envoyées à toutes les autres interfaces
présentes sur ce HUB.
Ainsi on est ‘sur’ que le destinataire recevra l’information.
Inconvénients : toutes les interfaces pour lesquelles la trame n’est pas destinée la recevront
également.
Cela génère beaucoup de trafic inutile sur le réseau, il y a risque de saturation.
5.3.
Switch
Alors que les Hubs ne font que transférer, de façon aveugle, les trames à travers le réseau, les
switchs sont capables de connaître la destination en consultant dans chaque trame
l’adresse MAC de l’expéditeur et du destinataire.
En conservant la trace de ces adresses MAC dans sa table d’adresse, un switch est capable de
transférer exactement la trame sur le port où est raccordé le destinataire (sauf les trames de
Broadcasts).
Nota :Le broadcast est un terme anglais définissant une diffusion de données à un ensemble de machines connectées à
un réseau. En français on utilise le terme diffusion
SWITCH
C
3 om
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Les réseaux
Différents types réseaux
5.4.
Routeur
C’est une passerelle entre le LAN (réseau local) et un autre réseau (Internet par exemple).
Ils sont employés pour relier 2 réseaux ensemble et diriger le trafic des réseaux basés sur les adresses
IP. Beaucoup de routeurs sont employés pour créer Internet.
ROUTEUR
CISCOSYSTEMS
7x
8x
9x
10x
11x
12x
7x
8x
9x
10x
11x
12x
t
e
n
C
r
e
7 8 9 101112
h
t
E
SWITCH
A
1 2 3 4 5 6
1x
2x
3x
4x
5x
6x
1x
2x
3x
4x
5x
6x
A
B
Internet
Le routeur contient une base de données appelée « Routing Table » qui détient des chemins
d’accès aux différents réseaux.
Les routeurs sont en général utilisés au niveau réseau de l’Entreprise, pour relier différentes unités ou
différents sites. Ils sont parfois associés à des fonctions de sécurité de type pare-feu « ( Firewall ) »
pour filtrer les accès distants.
Un routeur doit être configuré pour pouvoir connaître où router les messages. Les mécanismes de
routage sont basés sur l’adresse IP. Les stations sont regroupées sur un même sous-réseau selon leurs
adresses IP et leur masque de sous-réseau.
Chaque message adressé à un réseau distant sera transmis au routeur qui assurera le routage vers la
bonne destination.
5.5.
Carte Réseau
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Différents types réseaux
TCP/IP
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Différents types réseaux
6.TCP/IP
TCP/IP est un protocole, c'est à dire des règles de communication.
? TCP signifie Transmission Control Protocol : littéralement Protocole de Contrôle de
Transmission (couche)
? IP signifie Internet Protocol : littéralement "le protocole d'Internet". C'est le principal
protocole utilisé sur Internet (couche 3). {que nous verrons sur l’explication du Modèle O.S.I.}.
6.1.
IP
Internet signifie Inter-networks, c'est à dire "entre réseaux". Internet est l'interconnexion des réseaux
de la planète.
Le protocole IP permet aux ordinateurs reliés à ces réseaux de dialoguer entre eux.
………………………………………………………………………………
Faisons un parallèle avec la poste.
Quand vous voulez envoyer une lettre par la poste:
vous placez votre lettre dans une enveloppe,
sur le recto vous inscrivez l'adresse du destinataire,
au dos, vous écrivez l'adresse de l'expéditeur (la
votre).
Ce sont des règles utilisées par tout le monde. C'est un
protocole.
Sur Internet, c'est à peu près la même chose: chaque message
(chaque petit paquet de données) est enveloppé par IP qui y
ajoute différentes informations:
l'adresse de l'expéditeur (vôtre adresse IP),
l'adresse IP du destinataire,
différentes données supplémentaires (qui permettent de bien contrôler l'acheminement du
message).
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Différents types réseaux
6.2.
La couche IP comprend plusieurs protocoles :
IP
ARP
RARP
ICMP
ARP : « Address Resolution » Protocol
Que l’on va voir
RARP : « Reverse Address Resolution » Protocol
plus tard sur le
Modèle OSI
ICM : « Internet Control Message » Protocol
6.2.1.
Scénario typique de l'utilisation d'ARP (couche 3)
Un ordinateur connecté à un réseau informatique souhaite émettre une trame Ethernet à
destination d'un autre ordinateur dont il connait l'adresse IP.
Il interroge son cache ARP à la recherche d'une entrée correspondant à l'adresse IP de la
machine cible. Deux cas peuvent se présenter :
1.
L'adresse IP est présente dans le cache de l'émetteur, il suffit de lire l'adresse MAC
correspondante pour envoyer la trame ethernet. L'utilisation d'ARP s'arrête ici dans ce cas ;
2.
L'adresse IP est absente du cache de l'émetteur. Dans ce cas, cet ordinateur va placer
son émission en attente et effectuer une requête ARP en Broadcast. Cette requête est de type
« quelle est l'adresse MAC correspondant à l'adresse IP ? Répondez à adresseMAC ».
Puisqu'il s'agit d'un Broadcast tous les ordinateurs connectés au support physique
vont recevoir la requête. ………………………..
En observant son contenu, ils pourront déterminer quelle est l'adresse IP sur laquelle porte la
recherche. La machine qui possède cette adresse IP, sera la seule (du moins si elle est la seule,
ce qui est censé être le cas dans tout réseau, mais ) à répondre en envoyant à la machine
émettrice une réponse ARP du type « je suis adresse IP, mon adresse MAC est adresse
MAC ». Pour émettre cette réponse au bon ordinateur, il crée une entrée dans à partir des données contenues dans la requête ARP qu'il vient de recevoir.
La machine à l'origine de la requête ARP reçoit la réponse, met à jour son cache ARP
et peut donc envoyer le message qu'elle avait mis en attente jusqu'à l'ordinateur concerné.
Il suffit donc d'un Broadcast et d'un Unicast pour créer une entrée dans le cache ARP de deux
ordinateurs. Cette entrée est mémorisée ‘un certain temps’. Ce temps dépend du système
d’exploitation et du paramétrage réalisé.
L’adresse MAC Matériel
sera vue en fin de chapitre
6.2.2.
:
Permet à partir d'une adresse matériel (adresse MAC) de déterminer l'adresse IP d'une machine.
En résumé, RARP fait l'inverse de ARP………………..
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Différents types réseaux
6.2.3.
ICMP (Internet Control Message Protocol -couche 3)
Le protocole ICMP (Internet Control Message Protocol) permet de gérer les informations
relatives aux erreurs du protocole IP. Il ne permet pas de corriger ces erreurs, mais d'en
informer les différents émetteurs des Datagrammes en erreurs. Chaque pile IP, que ce soit des
routeurs ou des stations de travail, gèrent ICMP par défaut.
Ce protocole est considéré comme faisant partie de l'ensemble des protocoles TCP/IP. Cependant,
contrairement à TCP et UDP, il se situe en couche 3 et donc, il est encapsulé dans IP. Le mot
"Encapsulation" relate clairement la confusion du placement d'ICMP dans les 7 couches OSI.
Couches OSI Que l’on va voir plus tard !!
Les messages d'erreur ICMP sont transportés sur le réseau sous forme de Datagramme, comme
n'importe quelle donnée. Ainsi, les messages d'erreurs peuvent eux-mêmes être sujet aux erreurs.
Toutefois, en cas d'erreur sur un message ICMP, aucune trame d'erreur n'est délivrée pour éviter
un effet "boule de neige".
rechercher des routeurs ;
diagnostiquer les problèmes (ping, tracert, …..) ;
régler le contrôle du flux pour éviter la saturation de la liaison ou du routeur.
L'adresse IP est une adresse unique attribuée à chaque ordinateur sur Internet(c'est-à-dire qu'il
n'existe pas sur Internet deux ordinateurs ayant la même adresse IP).
De même, l'adresse postale (nom, prénom, rue, numéro, code postal et ville) permet d'identifier de
manière unique un destinataire.
Tout comme avec l'adresse postale, il faut connaître au préalable l'adresse IP de l'ordinateur avec
lequel vous voulez communiquer.
L'adresse IP se présente le plus souvent sous forme de 4 nombres (entre 0 et 255) séparés par des
points. Par exemple: 204.35.129.3
6.2.4.
Le routage IP
Pour envoyer votre lettre, vous la postez dans la boîte-aux-lettres la plus proche. Ce courrier est
relevé, envoyé au centre de tri de votre ville, puis transmis à d'autres centres de tri jusqu'à atteindre le
destinataire.
Centre de
tri de votre
ville
Chez vous
Destinataire
Passage par un certain
nombre de centres de tri
Centre de
tri de la
Boite aux lettres
ville
destinataire
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Différents types réseaux
C'est la même chose sur Internet !
Vous déposez le paquet IP sur l'ordinateur le plus proche (celui de votre fournisseur d'accès en
général). Le paquet IP va transiter de routeur en routeur jusqu'à atteindre le destinataire.
Routeur
Votre ordinateur
172.16.01
254.0.224.33
…
Ordinateur
‘ bonjour, comment vas-tu ? ‘
Destinataire
Passage par un certain
Routeur de
nombre d’ordinateur
votre FAI
Routeur
6.2.5.
Les ports
Avec IP, nous avons de quoi envoyer et recevoir des paquets de données d'un ordinateur à l'autre.
Imaginons maintenant que nous ayons plusieurs programmes qui fonctionnent en même temps sur le
même ordinateur : un navigateur, un logiciel d'email et un logiciel pour écouter la radio sur Internet.
Si l'ordinateur reçoit un paquet IP, comment savoir à quel logiciel donner ce paquet IP ?
Comment savoir à quel logiciel est destiné ce
paquet IP ?
Le navigateur, le logiciel de radio ou le logiciel
d'email ?
C'est un problème sérieux !
On pourrait attribuer un numéro unique à chaque
logiciel dans l'ordinateur.
Il suffirait alors de mettre ce numéro dans chaque paquet IP pour pouvoir s'adresser à tel ou tel
logiciel.
On appelle ces numéros des ports (pensez aux "portes" d'une maison : à une adresse donnée, on va
pouvoir déposer les lettres à différentes portes à cette adresse).
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Différents types réseaux
Avec la poste, à une même adresse, on peut s'adresser
à différentes personnes en indiquant un numéro de
porte.
De même, à une même adresse IP, on peut s'adresser à
différents logiciels
en précisant le numéro de port (ici: 3).
Ainsi, l'adresse IP permet de s'adresser à un
ordinateur donné, et le numéro de port permet de
s'adresser à un logiciel particulier sur cet ordinateur.
POP3 : port 110
- Les ports de type ‘Well-known : ports courants utilisés par les
HTTP : port 80
serveurs et gérés par .
- Les ports de type ‘Registered ports’ :The Registered Ports
FTP : port 21
are not controlled by the IANA and on most systems can be used
by ordinary user processes or programs executed by ordinary
users.
6.3.
UDP (User Datagram Protocol)
UDP/IP est un protocole qui permet justement d'utiliser des numéros de ports en plus des
adresses IP (On l'appelle UDP/IP car il fonctionne au dessus d'IP).
IP s'occupe des adresses IP et UDP s'occupe des ports.
Avec le protocole IP on pouvait envoyer des données d'un ordinateur A à un ordinateur B.
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Avec UDP/IP, on peut être plus précis :
On envoie des données d'une application x sur l'ordinateur A vers une application y sur
l'ordinateur B.
Par exemple, votre navigateur peut envoyer un message à un serveur HTTP (un serveur Web):
Chaque couche (UDP et IP) va ajouter ses informations.
Les informations de IP vont permettre d'acheminer le paquet à destination du bon ordinateur.
Une fois arrivé à l'ordinateur en question, la couche UDP va délivrer le paquet au bon logiciel
(ici au serveur HTTP), mais il ne garantit pas l’exactitude des informations qu’il remets à la
couche application, mais cela permet d’accélérer les échanges.
L’émetteur ne reçoit aucune confirmation de réception.
Les deux logiciels se contentent d'émettre et de recevoir des données ("Hello !"). Les couches
UDP et IP en dessous s'occupent de tout.
Ce couple (199.7.55.3:1057, 204.66.224.82:80) est appelé un socket. Un socket identifie de façon
unique une communication entre deux logiciels.
Parmi les usages les plus connus du mode sans connexion (UDP), notons:
La résolution des noms ou la résolution inverse des adresses (DNS)
La recherche d'une adresse IP dynamique (DHCP)
La plupart des jeux en réseau.
Le streaming (gros volumes d’informations tel que vidéo, chansons) où la perte d’information
n’est pas dommageable.
6.4.
TCP
Bon on peut maintenant faire communiquer 2 logiciels situés sur des ordinateurs différents.
Mais il y a encore de petits problèmes:
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Différents types réseaux
Quand vous envoyez un paquet IP sur Internet, il passe par des dizaines d'ordinateurs. Et il
arrive que des paquets IP se perdent ou arrivent en double exemplaire.
Ça peut être gênant : imaginez un ordre de débit sur votre compte bancaire arrivant deux fois
ou un ordre de crédit perdu !
Même si le paquet arrive à destination, rien ne vous permet de savoir si le paquet est bien
arrivé (aucun accusé de réception).
La taille des paquets IP est limitée (environ 1500 octets).
Comment faire pour envoyer le fichier qui fait 62000 octets ? C'est pour cela qu'a été conçu
TCP.
TCP est capable:
de faire tout ce que UDP sait faire (ports).
de vérifier que le destinataire est prêt à recevoir les données.
de découper les gros paquets de données en paquets plus petits pour que IP les accepte
de numéroter les paquets, et à la réception de vérifier qu'ils sont tous bien arrivés, de
redemander les paquets manquants et de les réassembler avant de les donner aux logiciels.
Des accusés de réception sont envoyés pour prévenir l'expéditeur que les données sont bien
arrivées. Il garantit que toutes les données sont acheminées. Mais les échanges se voient
ralentis.
Par exemple, pour envoyer le message "Salut, comment ça va ?", voilà ce que fait TCP (Chaque
flèche représente 1 paquet IP):
A l'arrivée, sur l'ordinateur 204.66.224.82, la couche TCP reconstitue le message "Salut, comment
ça va ?" à partir des 3 paquets IP reçus et le donne au logiciel qui est sur le port 80.
démarrer
ANIMATION IP EN FLASH
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Différents types réseaux
6.5.
Les adresses TCP/IP :
Dans sa version 4 (codé sur 32 octets), IP (Internet Protocol) définit une adresse sur 4 octets. Une
partie définit l’adresse, l’autre partie définit l’adresse de l’hôte dans le réseau.
La taille relative de chaque partie varie suivant la classe choisie (IP V6 codé sur 128 octets à venir)
6.5.1.
Les classes d’adresses :
Il existe 3 classes d’adresses IP :
Classe A
Octet 4
Octet 3
Octet 2
Octet 1
Classe B
Octet 4
Octet 3
Octet 2
Octet 1
Classe C
Octet 4
Octet 3
Octet 2
Octet 1
Adresse Réseau
Adresse Hôte
La classe A permet de créer peu de réseaux, mais avec beaucoup d’hôtes dans chaque réseau. La
classe C faisant l’inverse.
Classe A
0
Réseau 7 bits
Hôtes 24 bits
Classe B
1
0
Réseau 14 bits
Hôtes 16 bits
Classe C
1
1
0
Réseau 21 bits
Hôtes 8 bits
6.5.2.
Etendue de chaque classe :
Classe
Première adresse
Dernière adresse
A
0.0.0.1
127.255.255.254
B
128.0.0.1
191.255.255.254
C
192.0.0.1
223.255.255.254
Ceci nous amène à faire quelques constatations sur le potentiel d’adresses et de réseaux détenu par chaque
classe d’adresse :
Les classes d’adresses IP
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Différents types réseaux
Il y a quelques adresses que l’on ne peut attribuer à un hôte :
-l’adresse d’hôte = 0 (exemple : 192.168.1.0 dans la classe C) est réservée à l’identification du
réseau.
- l’adresse d’hôte avec tous ses bits à 1 (exemple : 192.168.1.255) cette adresse comprenant
tous les hôtes du réseau 192.168.1.0. Par convention, cette adresse signifie que tous les hôtes
du réseau 192.168.1.0 sont concernés (Adresse de broadcast IP).
Constitution d’une adresse IP
Constituée de 4 octets, elle est découpée en 2 parties :
??Le numéro de réseau ( netid )
??Le numéro de l’hôte sur ce réseau ( hostid )
Principe d’adressage IP
La taille du netid dépend de la classe d’adresse IP utilisée. Il existe plusieurs classes d’adresses IP
dédiées à des usages différents. Plus le numéro de réseau est grand et plus le nombre d’hôtes sur ce
réseau sera petit.
Exemples
??83.206.23.134 : Adresse de classe A , netid = 83 , hostid = 206.23.134
??190.12.24.56 : Adresse de classe B , netid = 190.12 , hostid = 24.56
??192.168.1.5 : Adresse de classe C, netid=192.168.1 , hostid=5
6.5.3.
Le masque de sous réseau :
Le masque de sous réseau est un ensemble de 4 octets destiné à isoler :………………….
- soit l’adresse de réseau en effectuant un ET logique bit à bit entre l’adresse IP et le masque
- soit l’adresse de l’hôte en effectuant en ET logique bit à bit entre l’adresse IP et le
complément du masque.
Tous les bits à 1 du masque permettent de définir chaque bit correspondant de l’adresse IP comme
un bit faisant partie du n° de réseau. Par opposition, tous les bits à 0 du masque permettent de
définir chaque bit correspondant de l’adresse IP comme un bit faisant partie du n° d’hôte.
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Les réseaux
Différents types réseaux
Le masque servant à faire la séparation en deux parties sur une adresse IP, il est donc indissociable de
celle-ci. Une adresse seule ne voudra rien dire puisqu'on ne saura pas quelle est la partie réseau et quelle
est la partie machine. ………………………………………………….
De la même façon, un masque seul n'aura pas de valeur puisqu'on n'aura pas d'adresse sur laquelle
l'appliquer. L'adresse IP et le masque sont donc liés l'un à l'autre, même si l'on peut choisir l'un
indépendamment de l'autre.
Les masques de sous réseau ont par défaut :
Classe
Masque par défaut
Nombre d’octets pour l’hôte
A
255.0.0.0
3
B
255.255.0.0
2
C
255.255.255.0
1
Application du masque
Pour que 2 stations puissent communiquer, la règle est la suivante :
??Un ET logique entre l’adresse IP et le masque de sous réseaux doit donner le même résultat
Exemple d’application du masque
Exemples :
L'adresse 193.112.2.166 avec le masque 255.255.255.128 désigne la machine numéro 38 du réseau
193.112.2.128 qui s'étend de 193.112.2.128 à 193.112.2.255 (plage de 128 adresses). Les adresses ont
été converties en base 2 :
1 1 0 0 0 0 0 1
0 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0
1 0 1 0 0 1 1 0
IP 193.112.2.166
ET
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 0 0
Masque 255.255.255.128
ET
1 1 0 0 0 0 0 1
0 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0
1 0 0 0 0 0 0 0
réseau 193.112.2.128
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 1 1 1 1
comp.à 1 du masque
0 0 1 0 0 1 1 0
hôte 38
Représentation du masque avec un / (/25)
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Les réseaux
Différents types réseaux
Il existe une autre manière de noter le masque.
Il s’agit de compter le nombre de bits à 1 du masque et de noter ce chiffre à la fin de l’adresse :
Par exemple, le couple adresse et masque suivant :
??193.112.2.166 : avec un masque de ? ??255.255.255.128
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 0 0
Masque 255.255.255.128
8 + 8 + 8 + 1 = 25
S’écrira dans cette nouvelle notation :
??193.112.2.166 / 25
Le chiffre 25 indique que 25 bits du masque sont à 1.
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Les réseaux
Le modèle O.S.I.
Le modèle O.S.I.
Réseaux-2012 Sti-2D
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Les réseaux
Le modèle O.S.I.
7.Le modèle O.S.I
En 1978 certaines règles sont établies pour donner un standard à TCP/IP pour le développement
de systèmes ouverts. La normalisation mise en place par l’ISO (International Standards
Organisation) définit un modèle théorique à 7 couches :
le modèle OSI ( ..Open System Interconnection……) où chacune des couches est encapsulée
dans la couche inférieure.
7.1.
La couche physique 1
Transmet les bits à travers le canal de communication, elle utilise les interfaces mécaniques et
électriques du média physique. La couche physique n’a aucune connaissance des données à
émettre ou à recevoir. Elle reçoit des signaux et les convertis en bits de données pour les envoyer à
la couche de liaison de données. Elle s’occupe de problème strictement matériel.
Le support physique défini :
? nature du câble.
? les caractéristiques électriques.
? la vitesse de transmission.
? le codage des informations.
? le connecteur.
7.2.
La couche de liaison de données 2
Elle prend les données venant de la couche physique pour les regrouper en trame (voir Ethernet-
p21). Elle est chargée de la transmission et de la détection d’erreurs en utilisant un checksum.
Liaison
Réseaux-2012 Sti-2D
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Les réseaux
Le modèle O.S.I.
7.3.
La couche réseau 3
La couche réseau gère les connexions entre les différents nœuds (appareils) du réseau. Elle sert à
acheminer les données (trouver un chemin- routage) entre 2 machines qui ne sont pas sur le même
support physique.
Elle sert aussi a réguler le trafic afin d’éviter les congestions de données.
Les couches réseaux les plus connues :
IP (devenu un standard)……………..
IPX (Netware)
NetBeui (Microsoft)
7.4.
La couche transport 4
La couche transport garantit que les données reçues sont celles qui ont étés envoyées contrôle de
bout en bout du réseau.
Elle permet aussi le multiplexage de plusieurs connexions logiques sur la partie physique.
Il n'est par exemple pas du ressort de la couche réseau de prendre des initiatives si une connexion
est interrompue.
C'est la couche Transport qui va décider de réinitialiser la connexion et de reprendre le transfert
des données……………………………………………………………………………
7.5.
La couche session 5
La couche session synchronise la communication entre les appareils, elle permet des
communications full-duplex ou half-duplex.
Une seule session peut ouvrir et fermer plusieurs connexions, de même que plusieurs sessions
peuvent se succéder sur la même connexion. Comme cette explication n'est pas forcément claire
pour tout le monde, essayons de prendre quelques exemples :
Vous avez un message à transmettre par téléphone à un de vos amis, votre épouse doit faire
de même avec celle de ce même ami.
Vous appelez votre ami (ouverture d'une connexion), vous discutez avec lui un certain
temps (ouverture d'une session), puis vous lui dites que votre épouse voudrait parler à la
sienne (fermeture de la session).
Les épouses discutent un autre certain temps (ouverture d'une seconde session), puis n'ont
plus rien à se dire (fermeture de la seconde session) et raccrochent (fin de la connexion).
Dans cet exemple, deux sessions ont eu lieu sur la même connexion.
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Les réseaux
Le modèle O.S.I.
Vous avez un travail à réaliser avec un collègue, par téléphone. Vous l'appelez (ouverture
de la connexion et ouverture de la session). Il vous demande des informations qui
nécessitent de votre part une recherche un peu longue, vous raccrochez après lui avoir dit
que vous le rappellerez ultérieurement (fermeture de la connexion, mais pas de la session).
Votre recherche effectuée, vous rappelez votre collègue (ouverture d'une seconde
connexion pour la même session), vous lui transmettez les informations demandées, vous
n'avez plus rien à vous dire (fermeture de la session), vous raccrochez (fermeture de la
connexion).
Dans cet exemple une session s'étend sur deux connexions.
7.6.
La couche présentation 6
Pour que 2 systèmes se comprennent ils doivent utiliser la même représentation de données, c’est
le rôle de cette couche.
Ex : Codage ASCII
7.7.
La couche application 7
Interfaces utilisateurs, nécessaire aux applications qui accomplissent des tâches de
communications. Cette couche propose également des services :
Principalement des services de transfert de fichiers, (FTP), de messagerie (SMTP) de
documentation hypertexte (HTTP) etc……………………………………
Ex : logiciel de supervision
7.8.
L'encapsulation
Au passage d'une couche N vers la couche inférieure (N-1), le flot de données est enrichi de
champs supplémentaires placés en début et/ou en fin. Dans le premier cas, il s'agit d'un en-tête ou
préfixe (header) ; dans le second, d'un suffixe (trailer). Ces informations apportées renseignent la
trame au niveau de la couche qui les a émises (ici N). Ces champs servent donc, lors de la
réception par la couche de même niveau (N) de la station destinataire, au traitement que celle-ci
doit effectuer. On peut y trouver les adresses source et destination (de niveau N), un contrôle de
parité, la longueur concernant le paquet, des bits de priorité, l'identification du protocole de niveau
supérieur (N+1) pour le décodage, des numéros d'acquittement, etc.
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Les réseaux
Le modèle O.S.I.
8.Le modèle OSI et TCP/IP
Bien qu’Ethernet et TCP/IP se conforment au modèle ISO 7 il y a une certaine différence.
Service
Remplacement
on
d’équipement
ti
u
WEB
ail
s
a
stra
se
é
Em
r
de
Admini
7
Application
P
P
P
6
Présentation
4
FTP
HTT
SMT
DHCP
TFT
SNMP
5
Session
4
Transport
3
TCP
UDP
3
Réseau
2
IP
2
Liaisons données
Ethernet
Token Ring
1
1
Physique
Modèle O.S.I.
Modèle TCP/IP
Couches 1 à 4 : couches basses chargées d’assurer un transport optimal des données…………
Couche 5 à 7 : couches hautes chargées du traitement des données (représentation, cryptage….)
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Les réseaux
Le modèle O.S.I.
8.1.
En résumé :
P
P
I
Protocoles,etc.
Equipements et termes
Résumé
Mots clés
PDU
/I
/I
associés
OS
No
Nom
Nom
TCP
TCP
No
Processus réseau aux applications
DNS, TFTP, Rlogin, Telnet,FTP (File
Données, logiciels,
processus réseau
(services de fichiers, d'impression, de Données Transfert Protocol),TFTP (Trivial File
passerelles
on
i
on
i
messagerie, de base de données et
Transfer Protocol) SMTP (Simple Mail
vers les
d'application, par exemple).
Transfer Protocol), SNMP (Simple
4
cat
i
cat
7
i
Détermine la disponibilité des
Network Management Protocol), HTTP
applications
ressources entre deux noeuds. (FTP
(HyperText Transfer Protocol), BOOTP
Appl
Appl
et Telnet, par exemple).
(Bootstrap Protocol), DHCP (Dynamic
Host Configuration Protocol)
Représentation des données, codage
ASCII, EBCDIC, MIDI, MPEG, PICT, TIFF, Codage des données,
n
représentation des
Données
on
(EBCDIC, ASCII), services de
JPEG
logiciels, cryptage,
i
atio
t
transfert de syntaxe, services de
compression, logiciels de
4
cat
i
données
6
en
conversion, services de chiffrement,
redirection
services de cryptage et services de
Appl
Prés
compression.
Communications interhôtes. Etablit,
Le système NFS (Network File System),
Données, logiciels, client-
communication
gère et ferme les connexions entre
Données Le langage d'interrogation structuré
serveur
on
i
n
les applications.
(SQL), L'appel de procédure distant
interhôte
4
cat
i
sio
(RPC), Le système X-Window, Le
5
protocole ASP (AppleTalk Session
Ses
Appl
Protocol),Le protocole de contrôle de
session DNA (SCP)
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Les réseaux
Le modèle O.S.I.
Connexions de bout en bout.
TCP ou UDP
Routeur, numéros de port,
connexions de
Segmentation et réassemblage des
contrôle de flux,
t
t
s
données dans l'ordre approprié.
t
fenêtrage, orienté
bout en bout
Etablissement et fermeture de "
en
connexion, non orienté
3
4
circuits virtuels " (orientés
connexion
connexion). Peut assurer la livraison
Transpor
Transpor
des segments avec la correction
Segm
d'erreurs, la reprise sur
Adresses réseau/hôte et sélection du
IP, IPX, ICMP, ARP, RARP, Ping,
Routeur, commutateur de
adresse et
meilleur trajet sur un inter réseau
es Traceroute
couche 3, paquet,
au
(routage). Encapsule les informations
,
adressage IP de
e
meilleur chemin
s
de la couche supérieure sous forme
datagrammes, sous-
és
et
mm
2
eau
3
de "paquets".
réseaux, détermination du
er r
és
R
gra
chemin, protocoles routés
Int
Paqu
(IP, IPX) et protocoles de
data
routage (RIP, IGRP)
Accès au média. Ajoute un en-tête de
IEEE 802.2, 802.3, 802.5, PPP, HDLC
Ethernet, carte réseau
s
accès au média
Trames
e
trame aux informations de la couche
(contrôle de lien logique
né
supérieure. Cet en-tête contient
et adresse MAC), pont,
n
l'adresse matérielle de l'unité de
commutateur, trame,
destination ou de l'unité suivante sur
protocoles de liaison WAN
1
eau
és
2
le chemin. La couche liaison de
(HDLC, etc.)
R
données se divise en deux sous-
son de do
couches : 1) La sous-couche LLC
ai
Li
(Logical Link Control) et 2) la sous-
couche MAC (Media Access Control).
Signaux et codage de transmission
IEEE 802.3, 802.5
Ethernet, carte réseau
transmission
binaire. Connexions électriques (fil de Bits
(connecteurs physiques -
cuivre), par source de lumière (fibre)
BNC, AUI, RJ-45, etc.),
e
binaire
et physique, et médias (câblage)
médias (câble coaxial,
qu
i
1
eau
entre les unités réseau.
câble à paires torsadées
és
1
R
non blindées, fibre
Phys
optique), répéteur,
concentrateur, ETCD et
ETTD, bits, codage
Réseaux-2012 Sti-2D
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Les réseaux
Ethernet
Les topologies
Et
Architectures
Réseaux-2012 Sti-2D
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Les réseaux
Ethernet
9.Les topologies
9.1.
Le BUS
Le principe du "BUS" est extrêmement simple:
Un conducteur unique représente le
réseau.
Chaque extrémité est bouclée sur un
"bouchon" dont l'impédance électrique
est égale à l'impédance caractéristique du
conducteur,
ceci
afin
d'éviter
les
réflexions des signaux en bout de câble.
Chaque poste est "piqué" sur ce bus au
moyen d'un "T" de raccordement.
Cette technologie est adaptée aux petits réseaux.
9.1.1.
Avantages
9.1.2.
Inconvénients
Il n'y a qu'un seul avantage à utiliser cette
Ils sont hélas nombreux :
technologie, mais il est de taille :
Si un défaut de connectique apparaît,
Après avoir vu les divers constituants, il
c'est tout le réseau qui devient
devient évident que ce procédé est peu
inopérant. En effet, tout se passe alors
coûteux, facile et rapide à mettre en
comme si l'on avait deux réseaux, mais
œuvre.
chacun d'eux ayant une extrémité non
adaptée. Plus rien ne fonctionne et le
défaut n'est pas toujours visible. Les
investigations
sont
longues
et
laborieuses.
9.1.3.
Conclusions
Malheureusement, ce type de réseau est limité à 10 Mbits/s et ne fait plus partie des offres, bien
qu'encore suffisant pour un réseau domestique.
Réseaux-2012 Sti-2D
Page 31 sur 45
Les réseaux
Ethernet
9.2.
L'étoile
Principe
Chaque PC est relié par un câble constitué de 4 paires
torsadées (dont deux seulement servent, l'une pour l'émission
et l'autre pour la réception) à un concentrateur, encore appelé
"HUB" ou à un commutateur encore appelé "SWITCH".
Sur de la paire torsadée, chaque paire est unidirectionnelle.
Deux équipements connectés doivent faire correspondre le TX (Emission) de l'un
au RX (Réception) de l'autre. Normalement, il faudrait donc des câbles croisés.
C'est ce qui est nécessaire si l'on souhaite relier directement deux PC entre eux.
Mais si l'un des équipements a sa prise déjà croisée, alors, il faut un câble droit.
Les SWITCHES ou les HUBS ont leurs prises croisées, c'est pour cela qu'il y a
un X marqué sur ses prises. Il faut donc un câble droit pour connecter un PC à un
SWITCH.
Notez que les équipements récents (HUBS et SWITCH) sont capables de détecter
automatiquement les signaux d'entrée et de sortie présents sur la prise et réagissent en
conséquence. Autrement dit, l'équipement découvrira automatiquement s'il est nécessaire de
croiser ou non sa propre prise.
9.2.1.
Avantages
9.2.2.
Inconvénients
D'un fonctionnement beaucoup plus sûr
La longueur totale de câble mise en
que le bus, si un lien vient à se rompre,
œuvre est importante.
seul le PC connecté par ce lien est
Au voisinage du SWITCH, on obtient
absent du réseau.
un faisceau de câbles imposant.
Il est aisé d'ajouter des postes au réseau,
Le coût est tout de même plus élevé que
même s'ils sont dans une pièce.
dans une architecture BUS.
Cette technologie permet de réaliser un
Si le concentrateur tombe en panne, le
réseau 100 Mbits/s.
réseau ne fonctionne plus.
La méthode d’accès au support s’appelle Ethernet, voir Chapitre Ethernet.
Réseaux-2012 Sti-2D
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Les réseaux
Ethernet
9.3.
Les réseaux en anneau
Les réseaux en anneau sont constitués d’un seul câble qui forme
une boucle logique.
Les réseaux en anneau sont des réseaux déterministes. Le droit
de parler sur le réseau est matérialisé par un jeton qui passe de
poste en poste. Chaque poste reçoit le jeton chacun son tour, et
chaque station ne peut conserver le jeton qu’un certain temps,
ainsi le temps de communication est équilibré entres toutes les
stations. Le trafic est ainsi très réglementé, il n’y a pas de
collisions de « paquets ».
Pour simplifier : le signal électrique circule seul sur le câble, depuis la station émettrice jusqu’à la
station réceptrice, et cette dernière renvoi un accusé de réception.
La méthode d’accès au réseau s’appelle le passage du jeton. La topologie en anneau est dite
« topologie active » parce que le signal électrique est intercepté et régénéré par chaque machine. Il
existe un mécanisme qui permet de contourner une station qui est tombée en panne, c’est le « by-
pass ». Quand une station n’a pas reçu le jeton au bout d’un certain temps, une procédure permet
d’en créer un autre.
10.Architecture des réseaux
10.1.
Poste à poste
Une solution "simple" consiste à exploiter les fonctions de réseau poste à poste intégrées aux
systèmes d'exploitation les plus courants (par exemple Window…..). Dans ce type d'architecture, il
n'y a pas de serveur dédié. Tout poste qui fournit un service à un autre devient serveur.
Exemple : Sur le disque dur de chaque machine est créé un ou plusieurs "dossiers partagés"
accessibles à tout moment par les autres.
Partage
10.2.
Client serveur
De nombreuses applications fonctionnent selon un environnement client/serveur, cela signifie que
des machines clientes (des machines faisant partie du réseau) contactent un serveur, une machine
parfois très puissante en termes de capacités d'entrée-sortie, qui leur fournit des services. Ces
services sont des programmes fournissant des données telles que l'heure, des fichiers, une
connexion vers internet,
Les services sont exploités par des programmes, appelés programmes clients, s'exécutant sur les
machines clientes. On parle ainsi de client FTP, client de messagerie, , lorsque l'on désigne un
programme, tournant sur une machine cliente, capable de traiter des informations qu'il récupère
auprès du serveur (dans le cas du client FTP il s'agit de fichiers, tandis que pour le client
messagerie il s'agit de courrier électronique).
Réseaux-2012 Sti-2D
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Les réseaux
Ethernet
10.2.1.
Avantages de l'architecture client/serveur
Le modèle client/serveur est particulièrement recommandé pour des réseaux nécessitant un grand
niveau de fiabilité, ses principaux atouts sont:
des ressources centralisées: étant donné que le serveur est au centre du réseau, il peut
gérer des ressources communes à tous les utilisateurs, comme par exemple une base de
données centralisée, afin d'éviter les problèmes de redondance et de contradiction.
une meilleure sécurité: car le nombre de points d'entrée permettant l'accès aux données est
moins important.
une administration au niveau serveur: les postes clients ayant techniquement peu
d'importance dans ce modèle, ils ont moins besoin d'être administrés.
un réseau évolutif: grâce à cette architecture il est possible de supprimer ou rajouter des
postes clients ou des postes serveurs sans perturber le fonctionnement du réseau et sans
modifications majeures.
10.2.2.
Inconvénients du modèle client/serveur
L'architecture client/serveur a tout de même quelques inconvénients parmi lesquelles :
un coût un peu plus élevé dû à la technicité du serveur
un maillon faible: le serveur est le seul maillon faible du réseau client/serveur, étant donné
que tout le réseau est architecturé autour de lui. Sur des réseau évoluées on trouves des
routeurs, des serveurs, des Switches en redondance afin d’assurer la continuité de service.
Heureusement, le serveur a une grande tolérance aux pannes (notamment grâce au système
RAID : permet d’assurer la sauvegardes d’informations sur différents disques physiques).
11.Les systèmes serveurs
Il est possible de distinguer 4 systèmes serveurs parmi les plus utilisés :
UNIX
NETWARE (Novell)
WINDOWS server
LINUX
11.1.
Basés sur trois protocoles :
NetBEUI
Développé par Microsoft et IBM à l'époque des premiers réseaux de PC, ce protocole simplissime
fonctionne très bien sur de petits réseaux. Malheureusement, son efficacité décroît avec le nombre
de postes. De plus, il n'est pas "routable", ce qui fait que l'on ne peut interconnecter des réseaux
NetBEUI autrement que par des ponts.
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Les réseaux
Ethernet
IPX/SPX
Développé par la société NOVELL, qui s'est octroyée la part du lion dans les premiers réseaux de
PC avant que Microsoft ne développe Windows NT. Plus efficace que NetBEUI pour les gros
réseaux, ce protocole est de plus routable ce qui augmente les possibilités d'interconnexions. Avec
un inconvénient : la bande passante est diminuée à causse des nombreux ‘Broadcaste’.
TCP/IP
Développé dans le monde UNIX, ce protocole est de très loin le plus compliqué. Cependant, il a
été conçu au départ pour l'interconnexion de réseaux (IP=Internet Protocol).
C'est le protocole le meilleur pour les gros réseaux et il est incontournable pour l'usage d'Internet.
C'est LE standard actuel.
UNIX
Netware
Windows NT
7
FTP, Telnet, DNS
7
7
6
6
6
IPX/SPX
NETBEUI
TCP/IP
IPX/SPX
5
5
5
TCP/IP
4
TCP
4
4
3
IP
3
3
2
ETHERNET
2
ETHERNET
2
ETHERNET
TOKEN RING,
TOKEN RING,
TOKEN RING,
ATM
ATM
ATM
1
1
1
Les couches 1 et 2 sont réalisées par la carte réseau et le driver.
11.2.Communication client / serveur 11.3.Exemple de Communication Internet
Consultation de page WEB
Unix
Netware
NT/2000
Unix
Netware
NT/2000
Données
HTML
HTML
HTML
TCP/IP
IPX
NETB
EUI
Protocole
HTTP
HTTP
HTTP
Client Unix sous TCP/IP
Client Netware sous IPX
Client Microsoft sous NetBeui
Internet TCP/IP
Client :
Navigateur
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Les réseaux
Ethernet
Ethernet
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Les réseaux
Ethernet
12.ETHERNET
12.1.
Historique
Technologie développée par Xéros pour interconnecter des machines bureautiques (1970) :
Débit 3Mb/s avec câble coaxial
Protocole d’accès proche du CSMA/CD actuel
Début des années 80 : DEC, Intel, Xéros mettent place Ethernet V2.0
Comité IEEE établisse la norme IEEE 802.3
1985 : IEEE 802.3 ? Ethernet 10 base 5 (‘thick’).
1988 : IEEE 802.3a ? Ethernet 10 base 2 (‘thin’).
1990 : IEEE 802.3i ? Ethernet 10 base T (‘arrivée du Hub’).
1994 : IEEE 802.3u ? Ethernet 100 base T
? 100 base TX (2 paires UTO 5, arrivée du Switch)
? 100 base T4 (4 paires UTP 3/4/5)
1996 : IEEE 802.3z ? Gigabit Ethernet
2001 : IEEE 802.3ae ? 10 Gb/s
Remarque : Ethernet ne gère que les couches 1 (physique) et 2 (liaison) du
modèle O.S.I.
12.2.
Le support physique
12.2.1.
Ethernet 10 base 5
Topologie en Bus.
Segment de câble
o 500 m maximum adapté aux deux bouts (3 maxi)
Nombre de connexion sur un segment
Station
Station
Station
o 100
Câble
o 2.5 m entre deux connexions
Segment de liaison (2 maxi)
o 500 m maxi
Transmetteur
Répéteur
Câble coaxial
o 50 m entre le transmetteur et la station
Transmetteur
Segment de liaison
o placé sur les repères tous les 2.5m
Chemin maximum entre deux stations
3 segment de câble : 500 x 3 = 1500 m
Station
Station
Station
2 segment de liaison : 500 x 2 = 1000 m
4 répéteurs
2 transmetteurs et 2 câbles (AUI)
Segment de câble
longueur d’un réseau standard : 2.5 km.
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Les réseaux
Ethernet
12.2.2.
Ethernet 10 base 2
Câble avec BNC (mâle et femelle) et Topologie en Bus.
3 segment de câble : 185 x 3 = 555 m
2 segment de liaison : 185 x 2 = 370 m
4 répéteurs
longueur d’un réseau standard : 925m.
30 stations par segment
0.5 m entre station.
12.2.3.
Réseau 10 Base T :
Utilise une topologie en Etoile
En 1990, le comité IEEE a publié la spécification 802.3 relative à la mise en œuvre d’Ethernet
avec des câbles à paires torsadées, le 10 Base T (10Mb/s sur paire torsadée).
3Com
HUB
Hub en cascade
maxi 100 m
Concentrateur/Hub
Concentrateur/Hub
7x
8x
9x
10x
11x
12x
7x
8x
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7x
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9x
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11x
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7x
8x
9x
10x
11x
12x
t
e
t
n
C
r
e
C
e
7 8 9 101112
n
r
h
t
e
7 8 9 101112
E
h
t
E
A
1 2 3 4 5 6
1x
2x
3x
4x
5x
6x
1x
2x
3x
4x
5x
6x
A
1 2 3 4 5 6
A
B
1x
2x
3x
4x
5x
6x
1x
2x
3x
4x
5x
6x
A
B
Câble paires
torsadées
UTP/FTP/STP
Distance maximale
100 mètres
Prise RJ 45
Longueur maximale d’un câble de liaison : 100m
Longueur minimale d’un câble de liaison : 50cm à 1m
Distance maximale entre 2 stations (nœuds) : 500m
Paires torsadées : voir dossier sur le câblage.
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Les réseaux
Trame Ethernet
13.Méthode d’accès au support
13.1.
Deux problèmes à résoudre
C'est le procédé le plus employé dans les réseaux actuels. Il s'agit du système ETHERNET (à ne
pas confondre avec INTERNET). Ici, un poste qui doit émettre commence par écouter le réseau. Si
personne n'est en train de parler, il émet une trame de données. Comme chaque poste s'assure qu'il
y a le silence avant de prendre la parole, les choses se passent en général bien.
Cependant, lorsqu'il y a beaucoup de postes, il peut se faire que deux postes décident d'émettre en
même temps; il y a alors une collision entre les deux trames émises et les données deviennent
inutilisables. ETHERNET utilise donc un système de détection de collision, chaque poste écoute
également ce qu’il émet. Dans un tel cas, chaque poste attendra un temps aléatoire et refera une
tentative.
C'est bien de disposer d'un ensemble de postes connectés entre eux, encore faut-il établir des
protocoles pour transmettre les données avec quelques espoirs d'efficacité. Des protocoles, nous
allons en voir quelques uns et à tous les étages. Mais commençons par le niveau le plus bas, sur le
câble lui-même.
13.2.
Parler et se faire entendre
Contrairement à la téléphonie qui met en œuvre une liaison "point à point", il n'y a en général que
deux interlocuteurs en ligne, un réseau informatique met toutes les machines connectées sur la
même ligne. Il faut donc trouver un moyen pour que celui qui parle soit entendu. Il y a plusieurs
méthodes pour organiser une telle assemblée, nous allons en voir trois :
13.3.
La liberté dans l'auto discipline (Ethernet)
13.3.1.
Avantages
13.3.2.
Inconvénients
Lorsqu'il y a peu de trafic sur le réseau, il n'y a
Lorsque le taux de collision devient important,
pas de perte de temps et les communications
le réseau perd beaucoup de temps à transporter
sont très rapides.
des informations inutilisables et le rendement
Les médias mis en œuvre sont simples (paires diminue, la bande passante étant alors
torsadées ou coaxial) et peu onéreux, de même consommée par les collisions.
que la connectique.
Une autre caractéristique peut devenir un
inconvénient:
Il est impossible de déterminer le temps qu'il
faudra pour être sûr qu'un poste a pu parler à un
autre, ce temps pouvant être très court s'il y a
peu de trafic ou beaucoup plus long s'il y a
beaucoup de collisions ……………………..
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Les réseaux
Trame Ethernet
13.4.
L'organisation déterminée (Token Ring)
C'est le protocole "Token Ring" (Anneau à jeton).
Pour parler, il faut avoir le jeton. Le réseau est constitué comme un anneau sur lequel un contrôleur
passe un jeton à chaque hôte connecté, à tour de rôle. Ne peut émettre que celui qui dispose du
jeton. C’est Protocole de type multi maître. C'est-à-dire que plusieurs équipements raccordés sur le
réseau peuvent simultanément lire / écrire dans les autres équipements.
13.4.1.
Avantages
13.4.2.
Inconvénients
Dans un tel système, il ne peut pas y avoir de Il est difficile de construire une vraie boucle! En
collisions, c'est l'ordre parfait.
fait, le retour se fait dans le même câble. La
connectique est donc plus complexe et
Il est parfaitement possible, si l'on connaît le onéreuse.
nombre de postes sur le réseau, de connaître le
temps maximum qu'il faudra pour qu'un poste
puisse parler à un autre. (intéressant dans la
gestion d'événements "en temps réel").
13.5.
Enfin, une solution chère mais efficace (ATM)
Le réseau ATM, mis au point par les opérateurs de télécommunications, est un procédé complexe
et coûteux, mais qui garantit un fonctionnement fluide et une bande passante déterminée pour
chaque poste du réseau; conditions indispensables pour effectuer de la téléphonie ou de la
télévision, phénomènes en temps réel s'il en est !
Ces réseaux fonctionnent comme des réseaux commutés. Un chemin virtuel est établi entre les
deux postes qui veulent échanger des données.
13.6.
Accès aléatoire Ethernet
13.6.1.
Protocole d’accès au média CSMA/CD
Carrier Sense
Ecoute de porteuse
Multiple Access
Accès multiple, pas de priorité
Collision Détection
Détection Collision
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Trame Ethernet
13.6.2.
Principe du CSMA/CD
Principe d’émission d’une trame par une station :
1 – Ecoute du média
Si détection de porteuse (une autre station émet)
Alors attente d’un temps aléatoire avant reprise d’écoute.
Sinon émission d’une trame.
2 – Pendant l’émission
Ecoute du média pour vérifier qu’aucune autre station n’émet.
Si tel est le cas ? collision
3 – Après l’émission
Attente de 9.6 s avant la trame suivante. Ce délai est appelé Interframe Gap.
Les collisions
Si une collision est détectée
Alors les stations émettrices génèrent un signal de brouillage (jam signal) suffisamment
long pour prévenir toutes les stations de la collision.
Chaque station attend alors un temps pseudo aléatoire avant de réémettre sa trame.
Fin de transmission
A
Emission
B
Attente
Détection de collision
C
Attente
Emission
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Trame Ethernet
13.6.3.
Vitesse de propagation, temps d’aller-retour
La vitesse de propagation du signal électrique est de l'ordre de 0,77 C (C = vitesse de la lumière
dans le vide) 0,77 x 3 x 108 m/s 230 000 km/s
A 10Mbits/s un bit occupe le signal électrique pendant 1/(10 x 106)s soit 0,1 s c'est ce qu'on
appelle la durée d'un bit (Bit Time) ou BT.
Comme le signal se déplace à 230 000 km/s, un bit occupe donc 2,3 x 108 x 10-7 = 23m sur le
câble.
Sur un câble de 500m on peut "mettre" 500/23 = 22 bits, à un instant donné, qui occuperont le
câble pendant 22/(10 x 106) = 2,2 us.
La norme Ethernet fixe le temps d'aller retour (round trip delay) entre deux émetteurs récepteurs
les plus éloignés à 46,4us (464 BT), ce qui permet au signal un aller retour: 230x106x46,4x10-6
=10672 m, soit un réseau de 5336 m sur un seul câble coaxial. Pour des raisons d'atténuation le
signal doit être régénéré tous les 500 m, en effet la détection de collisions nécessite la
différenciation d'un signal de la superposition de 2 signaux (la superposition de 2 signaux affaiblis
pourrait avoir la même énergie qu'un signal non affaibli). Pour régénérer le signal on utilise des
répéteurs qui induisent un retard, compte tenu de cela (et des performances des circuits
électronique en 1980) la taille maximale d'un réseau Ethernet a été fixée à 2800 m au lieu de 5336
m.
Elle fixe également la durée du signal de brouillage (JAM) à une valeur comprise entre 3,2 et 4,8
us (32 à 48 BT)
La norme Ethernet fixe le slot time (tranche canal) à 51,2 s (46,4 + 4,8)
La taille maximum d'un paquet est fixée à 1518 caractères pour ne pas pénaliser les temps d'accès
et limiter les mémoires tampons des émetteurs-récepteurs.
Pour être sûr de détecter les collisions il faut que les messages émis à 10 Mbits/s aient au moins
une longueur de 10 x106 bit/s x 51,2 x 10-6 s = 512 bits soit 64 octets (préambule exclu)
Suivant le débit utilisé il faut tenir compte du domaine de collision régi par les lois de la physique
et notamment le déplacement électronique dans un câble de cuivre. Si l'on ne respecte pas ces
distances maximales entre machines le protocole CSMA/CD n'a pas lieu d'exister.
Débit
Fenêtre de collision
Diamètre du réseau
10 Mbit/s
51,2 µs
2500 m
100 Mbit/s
5,12 µs
250 m
1000 Mbit/s
0,512 µs
25 m
13.6.4.
Performances
Méthode d’accès non déterministe
Dégradation des temps de réponses si la charge du réseau dépasse 30% de la charge.
Le réseau passe sont temps à gérer les collisions.
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Trame Ethernet
14.Trame Ethernet
Longueur
Adresse
Adresse
Préambule
SFD
ou
Données
CR
Destination
Source
Type
7 octets
1 octets
6 octets
6 octets
2 octets
46 à 1500 octets
4 octets
Trame comprise entre 64 et 1518 octets
14.1.
Le préambule
Le préambule est une suite de 0 et de 1 alternés. Il permet à l'horloge du récepteur de se
synchroniser sur celle de l'émetteur. Comme la transmission est asynchrone, il est possible qu'une
partie du préambule soit perdue.
14.2.
Start Frame Delimiteur
Indique le début de la trame
14.3.
Adresse destination et adresse source (MAC)
Les adresses MAC (….Medium Access Control…….) identifient le ou les destinataire(s) de la
trame puis l'émetteur. Elles sont constituées de …..6 octets…… (théoriquement unique) :
Les 3 premiers octets font référence au constructeur de l'interface. Ils sont uniques et sont
attribués par l'IEEE.
Les 3 octets suivants donnent le numéro d'interface chez ce constructeur.
L'adresse source (adresse physique de la station émettrice) est toujours celle d'une interface unique
(………unicast……).
La destination peut être une adresse unique, de groupe (multicast) ou de diffusion générale
(broadcast = FF-FF-FF-FF-FF-FF). Dans une adresse de groupe, le premier bit transmis est à 1. Si
les autres bits ne changent pas, l'adresse de groupe correspond à toutes les cartes d'un même
constructeur.
La sous-couche MAC est implémentée ……..au niveau 2 du modèle OSI ……….
à l’intérieur de la couche liaison.
démarrer
ANIMATION MAC EN FLASH
Chaque octet est représenté par un nombre hexadécimal variant de 00 à FF.
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Les réseaux
Trame Ethernet
Voici un exemple d’adresse MAC :
Exemple : SCHNEIDER : 00 80 F4
00-30-DE : WAGO
00-05-5D : D-Link
Longueur
Adresse
Adresse
Préambule
SFD
ou
Données
CR
Destination
Source
Type
7 octets
1 octets
6 octets
6 octets
2 octets
46 à 1500 octets
4 octets
Trame comprise entre 64 et 1518 octets
14.1.
Le champ longueur / type
Ce champ de 2 octets a été défini dans le standard Ethernet II pour indiquer le type de protocole de
niveau 3 employés pour transporter le message.
14.2.
Les données
Au niveau MAC ce champ est vu comme une suite de 46 à 1500 octets que l'on n'interprète pas.
Si le nombre de données n'atteint pas 46 octets, le champ est complété par padding (bourrage).
14.3.
Le champ de contrôle
Le FCS : Frame Check Sequence est un champ de 4 octets qui permet de valider l'intégrité de la
trame à 1 bit près. Il utilise un CRC (Cyclic Redundancy Check) qui englobe tous les champs de la
trame. Ainsi, la station réceptrice peut décider si la trame est correcte et doit être transmise à la
couche supérieure.
14.4.
Le temps inter-trame
Le temps inter-trame est appelé indifféremment Inter Frame Space ou Inter Frame Gap.
Une machine ne peut émettre toutes les trames qu'elle a à transmettre les unes à la suite des autres.
Le délai inter-trame normalisé est de 96 bits soit 9,6 microsecondes à 10Mbps.
Attention, cette définition a été revue pour le Gigabit-Ethernet. Il correspond au temps minimum
de retour au repos du média et permet aux autres stations de prendre la main.
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Les réseaux
Les composants
15.Ressource et références :
Pour la réalisation de ce document j’ai puisé dans des documents et sur Internet dans les sites
suivants.
? Philippe RIGAUD : prof. Electro-technique lycée P.Neruda
? Michel CARTO : formateur indépendant
? Trend Novar France
?
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?
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De nombreux autres sites traitent de ces sujets.
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