Interconnexion et conception de réseaux
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réseaux
Cours de 24 h pour 3ième année
Ecole d’ingénieurs réseaux
2002
Jean-Luc Archimbaud CNRS/UREC
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
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Interconnexion et conception de réseaux
• Réseau :
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– Qu’est-ce ?
– Plusieurs réseaux interconnectés ? réseau
– Dans le cours : réseau informatique d’entreprise – de
campus
• Concevoir un réseau c’est actuellement :
– Faire évoluer l’existant
– Réfléchir à toutes les couches
• Tranchées ? Applications
– Utiliser les services des opérateurs – sous -traitance
– Travail de puzzle : assemblage de briques
• Matériel - logiciel
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Concevoir un réseau c’est définir
• L’architecture physique (réseau = câble)
– Carte des sites – bâtiments – salles à connecter
– Les supports physiques
– Les équipements actifs
• L’architecture logique (réseau = réseau IP)
– Les protocoles
– Plan adressage – Routage
• L’administration des équipements - surveillance
• Les services réseaux
– DNS (nommage), Messagerie, Web, …
• Les outils de sécurité
• Les connexions avec l’extérieur : Internet, …
Adaptée aux équipements - besoins des utilisateurs
Stations – Serveurs – Applications
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Plan du cours
• Réseaux locaux - LAN
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– Liens physiques - câblage : Coax - TP – FO – sans fil
– Câblage de bâtiment
– Protocoles niveau 1-2 : Ethernets – FDDI
• Rappels : caractéristiques du protocole IP
• Eléments actifs d’interconnexion Eth-IP
– Répéteurs – hubs (Ethernet)
– Ponts (Ethernet)
– Commutateurs Ethernet
– Routeurs (IP)
– Commutateurs -routeurs (Ethernet-IP)
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Plan du cours
• Liaisons longues distances
– Liaisons physiques
• Commutées RTC, RNIS, ADSL, X25, louées LS
– Modems
• ATM
– Objectifs
– QoS : Qualité de Service
– Couches 1 et 2
– Commutateurs et routage
– Architectures LS et LANE
– Bilan
• Exemples d’architecture
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Plan du cours
• Architecture logique IP
– Adresses IP
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– Plan adressage IP
– Routage IP
– Exemples de répartition d’utilisateurs et de services
– Architecture ATM : classical IP
• MPLS
• Intégration voix-données (téléphonie – informatique)
– Pourquoi ?
– Différents niveaux d’intégration
– Téléphonie sur IP
• Services rendus
• H323
• SIP
– Bilan aujourd’hui
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3
Plan du cours
• Réseaux virtuels
– Pourquoi ?
– VLAN
– Avec ATM
– VPN (PPTP, L2TP, IPsec)
• Services d’interconnexion de France Télécom
– Interconnexion niveau 2 moyen débit
– Interconnexion niveau 2 haut-débit
– Services (entreprises)
• Services à assurer – couche 7
– Noms
– Messagerie
– Annuaire
– Services Web
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Plan de cours
• Qualité de service IP –rappels
– RSVP
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– DiffServ
• Fonctions « annexes » de certains équipements actifs
– Rappels
– NAT
– Filtrage
– Multicast
– Gestion des files d’attente
• Administration de réseau
• Quoi ?
– Equipes, standards
– Configuration, surveillance, dépannage
– Stations d’administration
– Métrologie
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Plan du cours
• Quelques éléments de sécurité
• Accès à l’Internet
• Accès depuis l’Internet
– A l’Intranet
– Aux serveurs Internet
• Construction d’un réseau « solide »
• Etudes de cas
– Réseau de petit laboratoire éclaté
– Réseau de campus
• Gros site d’une entreprise
– Réseau Renater (national)
• Entreprise multi-sites
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Bibliographie
• Computer Networks 3rd edition (Tanenbaum)
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• TCP/IP Illustrated, Vol 1 - W. Richard Stevens
• Constructeurs (white papers)
– CISCO :
– …
• Elements d’interconnexion Ethernet
–
• Pointeurs cours, mémoires
–
• Cours UREC
– .fr/cours/
• Moteurs de recherche
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5
LAN : dimension
• LAN : Local Area Network
– Un étage
– Un bâtiment
– Diamètre < 2 km
– Un site géographique : domaine privé
– Plusieurs bâtiments (site-campus)
• Interconnexion de LAN
• MAN : Metropolitan Area Network
– Dimension d’une ville
– Diamètre < 10 km
– Domaine public : service d’opérateurs locaux
• WAN : Wide Area Network
– Très longues distances : opérateurs (inter)nationaux
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LAN : Liens physiques : critères choix
• En théorie : propriétés physiques
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• En pratique :
– Coût
• Câble (media)
• Connecteurs (connectique)
• Emetteurs et récepteurs
• Installation : pose (tirer des câbles)
– Immunité aux perturbations
• Foudre, électromagnétiques, …
– Longueur maximum possible entre deux équipements
actifs (? minimiser le nb)
• Coût équipement
• Besoin alimentation électrique, …
– Débits possibles (surtout débit max) : bps
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LAN : liens physiques : câble coaxial
• Bande de base : Baseband
– 50 ohm – transmissions numériques – quelques kms
– Ex : Ethernet câble jaune – bus - prises vampires - 10base5 (500
m)
• Large bande : Broadband (LAN, MAN, WAN)
– 75 ohm – transmissions analogiques – 100 kms
– Plusieurs bandes de fréquences ? plusieurs flux
– Ex : câble télévision
• Bons débits (Gbits/s) et distances, bonne immunité
• Problème : cher
– Equipements - encombrement (Ø = 1 cm)– difficulté de la pose
• N’est plus utilisé pour le LAN informatique
– Il peut rester quelques câbles coaxiaux jaunes Ethernet et
Ethernet fin (Bande de base) : 10base2 (185 m) - Prises en T
• Utilisé dans le réseau câble des villes
– Connexion ordinateur : Carte 10BaseT – Modem – Câble (TV)
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LAN : câble coaxial fin et prise en T
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LAN : Liens physiques : TP
• TP : Twisted Pair : Paire torsadée
• Fil de cuivre isolé de diamètre 1 mm
• Utilisé depuis très longtemps pour le téléphone
• TP catégorie (type de TP mais aussi composants)
– 3 : jusqu’à 16 Mhz : très répandu aux USA
– 4 : jusqu’à 20 Mhz : peu utilisé
– 5 : jusqu’à 125 Mhz : le plus répandu actuellement
• Câbles 4 paires avec des pas de torsades différents
– 5E : amélioration du câblage 5 (Gigabit Ethernet)
– 6 : jusqu’à 250 Mhz
– 7 : jusqu’à 600 Mhz
• Blindage des câbles :
– UTP : Unshielded : pas de blindage
– STP : Shielded : blindage avec tresse métallique
– FTP : Foiled : entourée d’un feuillard d’aluminium
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LAN : Liens physiques : TP
• Nombre de paires utilisées : 2 à 4 suivant l’utilisation
• Connexions point à point : architecture en étoile
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• Connecteurs RJ45 : 4 paires
• Avantages :
– Câblage universel : informatique et téléphone
– Débit : plusieurs Mbits/s et Gbits/s sur 100 m (jusqu’à quelques
centaines)
– Câble et pose peu chers
• Désavantages :
– Très sensibles aux perturbations (électromagnétiques, …)
– Courtes distances
– Beaucoup de câbles : pose par professionnels
• C’est le media le plus utilisé à l’intérieur des bâtiments
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LAN : photos TP et RJ45
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LAN : Liens physiques : FO
• FO : Fiber Optic : Fibre Optique
• 2 types : multimode - monomode
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– Multimode : rayons lumineux avec réflexions : dispersion
• Cœur optique : diamètre 50 ou 62.5 microns
• Gaine optique : 125 microns
• Multimode 50 ou 62.5 (le plus courant aujourd’hui)
– Monomode (single mode) : rayons lumineux « en ligne droite »
• Cœur optique avec un diamètre plus petit : 9 microns
• Gaine optique : 125 microns
– Monomode pour de plus longues distances et plus haut débits
• Plusieurs fenêtres de longueurs d’onde possibles pour le
faisceau lumineux émis
– Fenêtres d’émission centrées sur : 850, 1300 et 1550 nm
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LAN : Liens physiques : FO
• Connectique :
– Epissures (définitif) ~ soudures
– Connecteurs : les plus répandus :
SC (encliquetage) et ST (baionnette)
• Emetteurs :
– Photodiodes (LED) : multimode , débits moyens,
distances courtes-moyennes, peu chers
– Lasers : multi ou monomode , très hauts débits,
longues distances, plus chers
– Plus faciles à installer sur de la fibre multimode
• Unidirectionnel : 2 FO pour une liaison
• Câbles généralement de 2 à 40 fibres
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LAN : Liens physiques : FO
• Budget optique :
– Emetteur-récepteur : quelle « atténuation optique » maximale
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possible peut-on avoir ?
• Ex 12 dB
– Affaiblissements dans chaque liaison
• Distance : lg de fibre : 3.5 dB/km pour FO 62.5 - 850 nm
• Connectique : épissure : 0.2 dB, connecteur : 2 dB, …
• Détérioration des éléments
– Affaiblissement total de la liaison < budget optique
• Multiplexage optique
– Multiples longueurs d’ondes sur une même fibre
– Protocole DWDM (Dense Wavelengh Division Multiplexing)
– Mutiplexeurs, démultiplexeurs, commutateurs optiques
– Choix n fibres ou multiplexage optique : coût
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LAN : Liens physiques : FO
• Avantages-inconvénients
– Débits possibles très élevés (potentiellement
immenses)
– Longues distances (dizaines voir centaines de km)
– Insensible aux perturbations électromagnétiques
– … confidentialité
• Utilisation
– C’est le support maintenant le plus utilisé en
interconnexion de bâtiments, en MAN et WAN
– Quelques fois en câblage de stations : cher
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LAN : photos de FO et connecteurs
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Connecteur SC Connecteur ST
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LAN : sans fil
Liaisons radio LAN (R-LAN - WIFI) : 2.4 GHz
• Architecture étoile
– Carte sur stations (PC, …) avec antenne
– Concentrateur avec antenne : borne
• Connecté au réseau câblé : borne
• Normes IEEE 802.11
• Même rôle que 802.3 pour Ethernet
• Distance max station-borne : entre 50 et 200 m
• Débits max
• 11 Mbits/s partagés (802.11b) : 10 M à 10 m, 1 M à 50 m
• Evolutions : Jusqu’à 54 Mbps (802.11a), 20 Mbps et + (802.11g)
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LAN : R-LAN
• Utilisation : intérieur de bâtiment (en R-LAN)
– Liaisons provisoires : portables, conférences, …
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– Locaux anciens et protégés (impossible d’effectuer un
câblage)
• Problèmes
– Débit limité
– Sécurité : diffusion
• Contrôle de l’espace de diffusion
• WEP (Wired Equivalent Privacy)
• Fixe les adresses Ethernet
• Considère comme « externe » : ajout IPSec, …
• Se déploie très fortement actuellement
• MAN aussi : boucle locale radio (BLR 8M)
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LAN : sans fil
Liaisons laser
• Depuis de nombreuses années
• Point à point : interconnexion de réseaux
• Distance : 1 ou 2 km sans obstacle
• Débits : plusieurs Mbits/s
• Utilisation :
– Quand coût tranchées trop élevé ou domaine public
– Liaison provisoire
• Problème : réglage de la direction du faisceau
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LAN-MAN : sans fil
• Faisceaux hertziens : de 2.4 à 40 GHz
– Pas les mêmes fréquences que R-LAN
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– Demande une licence à l’ART et une redevance
– Maxima de débit : de l’ordre de
• 2 - 34 voir 155 Mbits/s jusqu’à plusieurs km
– Interconnexion de réseaux (et téléphone)
– Utilisation :
• Plutôt en MAN
• Demande une solide étude préalable (obstacles …)
• Interconnexion de sites distants sans besoin d’opérateur
• Utilisé par les opérateurs (France Télécom …)
• Satellite : pas en LAN !
– Service d’opérateur
– Quand FO non disponible
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LAN : câblage de bâtiment (TP)
(vocabulaire)
• Construction d’un bâtiment : pré -câblage
• TP : câblage courants faibles : informatique et téléphone
• Répartiteur : local technique
– Nœud de concentration et de brassage
– Arrivées-départ des liaisons, équipements actifs
• Dans un grand bâtiment
– 1 répartiteur général : RG
– n sous-répartiteurs : SR
– Entre RG et SR : câblage primaire : rocades ou colonnes
– Entre SR et prises stations : câblage horizontal
– Structure étoilée
• Câbles - connecteurs – cordons - jarretières – baies de
brassage
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LAN : câblage de bâtiment (TP)
• Chemins de câbles :
– gaines techniques
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– faux plafond
– goulottes, …
• Bureaux :
– Prises murales
– Recommandation CNRS : 3 prises (tél + info) par personne
• Tests après installation : cahier de recette
– Certification (classe d’installation : classe D)
– Réflectométrie
– Etiquetage – plans : obligatoire
• Base de données pour le système de câblage ?
• Travail de spécialistes
Sans bon câblage, pas de bons services
Câblage : fondations du réseau
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LAN : Photo baie de brassage optique
–
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LAN : tous les Ethernets
• Protocoles pour LAN (au départ)
– Gigabit Eth : protocole différent (sauf trame) ? MAN
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• Trame
– Adresse destination (MAC address) : 6 octets 08:00:20:06:D4:E8
– Adresse origine (MAC address) : 6 octets
– Type (IP = 0800) ou longueur (IEEE 802.3) : 2 octets
– Données : taille variable < 1500 octets
• Adresses (6 bytes) – MAC address
– Station : unique
• 3 premiers octets : constructeur
– CISCO 00:00:0C
– Sun 08:00:20
– HP 08:00:09
• 3 octets suivants : coupleur
– Broadcast : FF:FF:FF:FF:FF:FF
– Multicast : 1er octet impair
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LAN : Ethernet 10 M - 10Base5
• Protocole : Ethernet – IEEE802.3
• Début 1980
• Conçu pour 10Base5 : bus : coaxial : diffusion
• Méthode d’accès : CSMA-CD
– Carrier Sense Multiple Access-Collision Detection
– Accès multiple et écoute de porteuse – Détection de
collision
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LAN : Ethernet 10 M - 10Base5
• 10 Mbits/s (partagés)
• CSMA-CD :
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– Emet quand le media est libre
– Si autre signal sur le media durant émission : arrête l’émission
• RTD : round trip delay < 51.2 µs ? lg max réseau
• Taille minimum trame envoyée (correcte) : 64 bytes
• Quand trame taille < 64 bytes : collision
• 10Base5 : 5 câbles 500 m avec répéteurs : 2.5 km
• Problèmes 10Base5
– Coût : câble et connectique
– Sensibilité aux perturbations électromagnétiques
– Besoin d’une même terre
• Solution bas prix : 10Base2
– Thin Ethernet - 185 m - stations en coupure
• 10Base5 et 10Base2 ? 10BaseT
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LAN : Ethernet 10 M - 10BaseT
• CSMA-CD, 10 Mbits/s, RTD < 51.2 µs
• Câble : paire torsadée : UTP 5 – RJ45
• Architecture étoile : centre : hub (multi-
répéteur)
• Distance max hub-station ou hub-hub : 100 m
• 4 hubs max entre 2 stations : 500 m lg max
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LAN : Ethernet 10 M : 10BaseF
• Pbs 10BaseT : perturbations – distance
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– ? 10BaseF
• CSMA-CD, 10 Mbps, RTD < 51.2 µs
• Liaison : 2 FO multimode 50 ou 62.5
• Connecteurs SC ou ST
• Station – Répéteur : 1 km
• Répéteur – Répéteur : 2 km
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LAN : Ethernet 10 M
• Réseau au sens Ethernet : domaine de broadcast
• Avantage : protocole simple
• Problèmes :
– Débit limité (10 M partagé)
– Distances limitées
– Dépendance vis a vis de son voisin (collisions, charge)
– Broadcast : charge
– Pas de confidentialité (diffusion)
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LAN : Ethernet 100 M – 1000 M
• 100BaseT (IEEE802.3U) – Fast Ethernet 1995
– Idem 10BaseT (CSMA/CD, RJ45, …)
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avec débit x 10 et taille réseau / 10
– TP (100BaseT) ou FO (100BaseF)
– Distance max : Hub – Station : 100 m (TP) - 412 m (FO)
– Lg max réseau 100BaseTX : 250 m
– Utilisation : serveurs ? stations
– Auto-négociation débit : 10 ou 100
• 1000Base – Gigabit Ethernet
– Idem 100Base avec débit x 10 – Taille min trame : 512 bytes
– Câblage FO ou TP de très bonne qualité
– Point à point, pas de diffusion
– Full duplex possible
– Utilisation : Serveurs - Backbone Campus – MAN
ATTENTION : toutes les distances max Ethernet citées :
réseau uniquement avec répéteurs -hubs
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LAN : Ethernets
• 10Base5
– 10 Mbits/s - Coax jaune - Lg max rép – station : 500 m
• 10Base2
– 10 Mbits/s – Coax fin – Lg max rép – station : 185 m
• 10BaseT (IEEE802.3 – 1990)
– 10 Mbits/s – 2 paires UTP – Lg max hub-station : 100 m
– 1 paire pour chaque sens de transmission
• 10BaseFL
– 10 Mbits/s – 2 FO (1 pour chaque sens)
– Lg max rép et/ou stations : 2 km avec multimode 62.5
• 100BaseTX
– 100Mbits/s - 2 paires UTP catégorie 5
– Lg max hub-station : 100 m (réseau 250 m)
• 100BaseT4 (peu utilisé)
– 100Mbits/s - 4 paires UTP Catégorie 3 ou 4
– Lg max hub-station : 100 m (réseau 250 m)
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LAN : Ethernets
• 100 BaseFX
– 100 Mbits/s – 2 FO
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– 412 m (HD) ou 2 km (FD) multimode 62.5
– 20 km monomode
• 1000BaseSX (IEEE802.3z)
– Sur 2 FO avec longueurs d’onde 850 nm
– Lg max : multimode 50 550 m – 62.5 220 m
• 1000BaseLX (IEEE802.3z)
– Sur 2 FO avec longueurs d’onde 1300 nm
– Lg max : multimode 50 550 m - monomode 5 km et plus
• 1000BaseT (IEEE802.3ab – 1999)
– Sur 4 paires UTP Cat 5 E
– Longueur max 100 m
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LAN : schéma réseau campus de Jussieu
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LAN : FDDI
• FDDI : Fiber Distributed Data Interface
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• Protocole pour réseau local informatique
• Débit 100 Mbits/s (partagé)
• Anneau 2 FO multimode
• Nœud : station (SA/ DA)-concentrateur-routeur
• Réseau max : taille 100 km, 500 stations
S
Ethernet
C
S
R
S
S
S
S
S
S
S
S
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LAN : FDDI
• Accès au support par jeton (3 octets)
• Un jeton circule sur l’anneau
• Une station qui veut émettre
– Capture le jeton
– Envoie les trames de données
– Libère le jeton
– Retire ses trames au passage suivant
• Une station réceptrice
– Lit les trames qui lui sont adressées
– Modifie un champ des trames (FS) pour indiquer
qu’elle a lu la trame
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LAN : FDDI
• Trame
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– Adresse destination (6 octets idem Ethernet)
– Adresse source
– FS (Frame Status )
• Erreur
• Adresse reconnue
• Trame lue
– …
– Données : lg max 4500 octets
• Pb : station FDDI ? station Ethernet
– Taille des trames FDDI jusqu’à 4500 bytes alors que
max Ethernet est 1500
– Solution pour IP : fragmentation IP
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LAN : FDDI
• Circulation normale : anneau primaire
• Coupure anneau
– Rebouclage de l’anneau
– Mise en fonction : anneau secondaire
S
Anneau primaire
Ethernet
C
S
R
S
Anneau secondaire
S
S
S
S
S
S
S
Fonctionnement normal
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LAN : FDDI
S
Anneau primaire
Ethernet
C
S
R
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S
Anneau secondaire
S
S
S
S
S
S
S
Coupure de lien
S
Anneau primaire
Ethernet
C
S
R
S
Anneau secondaire
S
S
S
S
S
S
S
Arrêt de station
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LAN : FDDI
S
Anneau primaire
Ethernet
C
S
R
S
Anneau secondaire
S
S
S
S
S
S
S
Coupure lien station simple attachement
Possibilité d’avoir des stations prioritaires
CDDI : FDDI sur paire torsadée
Bilan :
FDDI trop cher – pas assez de débit
Maintenant remplacé par Ethernet 100 ou Giga
Bon example de réseau anneau à jeton
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Rappels : caractéristiques IPv4
• Protocole réseau : couche 3
• Mode non connecté
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• Eléments d’un réseau IP :
– Stations, réseaux (sens niv2), routeurs
• Informations : datagrammes (paquets)
• Entête datagramme :
– Version (4)
– TOS Type of Service : qualité de service
– TTL Time To Live : 60 ? 0 (-1 à chaque routeur)
– Identification protocole de transport (TCP, UDP, ICMP, …)
– Adresse IP de la station origine
– Adresse IP de la station destinataire
– …
• Taille datagramme < 64 Koctets
Souvent de taille d’environ 512 ou 576 bytes
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IPv4 : couche 4
• Couche 4 :protocole entre stations (pas entre routeurs )
• TCP : Transmission Control Protocol
– Paquet TCP = segment
– Mode connecté
– Transport fiable (contrôle d’erreurs, accusés de réception,
retransmission, …)
– Spécification des applications : numéros de port (origine,
destination) dans le segment
– Fenêtrage – Slow start : s’adapte à tous les débits
• UDP : User Datagramm Protocol
– Pas de contrôle
– Mode non connecté
– Spécification de l’application : numéros de port (orig, dest)
– Protocole léger, permet multicast-broadcast facilement
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
47
IPv4 : ICMP
• ICMP : Internet Control Message Protocol
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
• RFC792
• Messages ’de contrôle’ émis par les stations ou
les routeurs
• Messages :
– Ralentir le débit d’é mission
– Destination inaccessible
– Demande d’echo
– Réponse echo
– « Time To Live » exceeded
– Redirection
– ….
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
48
24
IPv4 : couche 2
• IP / couche 2 : les datagrammes IP peuvent être
transportés par tous les types de réseaux :
– Ethernet RFC894 et RFC1042
– Liaison série : point à point (PPP RFC1331-1332)
– ATM (RFC1577)
– FDDI
– X25
– …
• @ IP ? @ couche 2 ?
– Ethernet, FDDI : broadcast : ARP, RARP
– ATM : serveur ARP
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
49
IPv4 : exemple trame Ethernet (TCP)
Une trame Ethernet avec un segment TCP a la forme :
• Entête Ethernet
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– @ Ethernet destination
– @ Ethernet origine
– Type = 800
• Entête IP
– …
– Indication TCP
– @ IP origine
– @ IP destination
– …
• Entête TCP
– Numéro de port source
– Numéro de port destination
– …
• Données
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
50
25
IPv4 : adresses
• 4 bytes 194.220.156.3
• Chaque coupleur de station ou de routeur a une
adresse
• Partie réseau (IP) : 194.220.156
• Partie station (IP) : 3
• Routeur : sépare (interconnecte) 2 réseaux IP
• Adresses (IP) de broadcast et de multicast
– 194.220.157.255 : broadcast sur réseau IP
194.220.157.0
• Détails dans les cours suivants
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
51
Eléments d’interconnexion
Ethernet - IP
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
• Pourquoi ? – Problèmes
• Répéteurs – Hubs (Ethernet)
• Ponts (Ethernet)
• Commutateurs Ethernet
• Routeurs (IP)
• Commutateurs-Routeurs (Ethernet-IP)
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
52
26
Eléments d’interconnexion : pourquoi ?
• Ré-amplifier les signaux
– Electriques - optiques
– ? Augmenter la distance maximale entre 2 stations
• Connecter des réseaux différents
– Supports : Coax, TP, FO, Radio, Hertzien, …
– Protocoles niveau 2 : Ethernet, FDDI, ATM, … rieur
• « Limiter » la diffusion (Ethernet)
– Diminuer la charge globale
• Limiter les broadcast-multicast Ethernet (inutiles)
– Diminuer la charge entre stations
• Limiter la dépendance / charge des voisins
• Objectif in fine : garantir une bande passante disponible (une qualité de
service) entre 2 stations
– Limiter les problèmes de sécurité
• Diffusion ? écoute possible : pas de confidentialité
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
53
Eléments d’interconnexion : pourquoi ?
• Restreindre le périmètre de la connectivité désirée
– Extérieur ? Intérieur : protection contre attaques (sécurité)
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– Intérieur ? Extérieur : droits de connexion limités
• Segmenter le réseau :
– Un sous-réseau / groupe d’utilisateurs : entreprises, directions,
services, …)
– Séparer l’administration de chaque réseau
– Créer des réseaux réseaux virtuels
• S’affranchir de la contrainte géographique
• Pouvoir choisir des chemins différents dans le transport
des données entre 2 points
– Autoriser ou interdire d’emprunter certains réseaux ou liaisons à
certains trafic
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
54
27
Eléments d’interconnexion : problèmes
• Eléments conçus pour répondre a des besoins :
– Qui ont évolué au cours du temps
• Durée de vie courte des équipements
• Toujours mieux et moins cher
– Rapidement à moindre coût : pragmatique
• Chaque élément offre certaines fonctions
les « prioritaires » du marché de l’époque
• ? Problèmes :
– Classification, frontières sont un peu complexes
– Terminologie imprécise (dépend du contexte)
• Commerciaux rarement techniciens
• Attention : le choix est un compromis entre les
fonctions désirées et le coût
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
55
Eléments d’interconnexion : répéteur
• Répéteur (Ethernet)
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– Boite noire dédiée
– Remise en forme, ré -amplification des signaux
(électroniques ou optiques)
– But augmenter la taille du réseau (au sens Ethernet)
• Exemple : distance max entre stations A - C : 500 m ? 1000 m
Station A
Station B
Coax 1
Repeteur
Coax 2
Station C
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
56
28
Eléments d’interconnexion : répéteur
• Travaille au niveau de la couche 1
• Ne regarde pas le contenu de la trame
• Il n'a pas d'adresse Ethernet
– Transparent pour les stations Ethernet
• Entre supports coaxiaux, TP et FO
• Avantages
– débit 10 Mb/s
– pas (ou très peu) d'administration
• Désavantages
– Ne diminue pas la charge
– Ne filtre pas les collisions
– N’augmente pas la bande passante
– Pas de possibilité de réseau virtuel (VLAN)
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
57
Eléments d’interconnexion : hub
• Hub : muti-répéteur : étoile (obligatoire TP)
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
• Idem répéteur pour :
– Fonctions, avantages, désavantages
• Pour Eth 10 et 100
Station
• Ex : Hub 8 ports TP
10 M
Station
Station
10 M
HUB
Station
10 M
10 M
10 M
10 M
Station
HUB
d < 100 m
Station
10 M
10 M
10 M
Station
Station
Station
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
58
29
Eléments d’interconnexion : hub
• Fonction annexes :
– Affectation d’une @ MAC (@ Eth) à chaque brin : sécurité
– « Auto-negotiation » débit hub 10-100 (IEEE 802.3u)
– Surveillance SNMP
• Nombre maximum sur réseau Ethernet
– 10Base5 : 4 répéteurs
– 10BaseT : 4 hubs
• Distance max entre 2 stations : 500 m
– 100BaseT : 4 hubs
• Mais distance max entre 2 stations : 250 m
– 1000BaseX : utilise des commutateurs
• Utilisation actuelle
– En « extrémité » de réseau (stations utilisateurs)
– Remplacés par des commutateurs Ethernet
• En cœur de réseau, pour serveurs, et même pour stations
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
59
Eléments d’interconnexion :hub
• Remarque : borne sans fil 802.11b = hub
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
• Face arrière hub stackable
– 3 x 24 ports TP (prises RJ45)
– 1 port FO (2 FO)
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
60
30
Elts d’interconnexion : pont (Ethernet)
• Aussi appelé répéteur filtrant ou "bridge"
Station A
Station D
500 m
Coax 1
PONT
Coax 2
500 m
Station C
Station B
• Niveau de la couche 2
– Traitement : valeur @ MAC destinataire ? transmet
ou non : trafic A-D ne va pas sur coax 2
– Localisation des @ MAC des stations par écoute
(auto-learning) ou fixée
– Ignoré des stations (transparent)
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
61
Elts d’interconnexion : pont
• Avantages
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– Augmente la distance max entre 2 stations Ethernet
– Diminue la charge des réseaux et limite les collisions
• Le trafic entre A et D ne va pas sur Coax 2
• Remplacés en LAN par les commutateurs
• Fonctions supplémentaires : cf commutateurs
• Ponts distants
– Ethernet – Liaison spécialisée (cuivre ou hertzienne
ou laser)
– Encore utilisés
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
62
31
Elts d’interconnexion : commutateur
• Commutateur – Switch Ethernet de niveau 2
– 10, 100, 1000 Mb/s TP ou FO
• Fonction : multi-ponts, cœur d’étoile
• Commute les trames Ethernet sur un port ou un
autre
Station
– Matrice de commutation
Station
Station
HUB
Station
1 G
100 M
d < 100 m
COMM
Station
Station
10 M
Station
Station
Station
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
63
Elts d’interconnexion : commutateur
• Mêmes fonctions et avantages que le pont +
augmentation de la bande passante disponible
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
• Matériels - logiciel
– Chassis ou boitier
– Cartes : 2 ports FO, 8 ports TP … avec débits 10, 100, 1000 Mb/s
– Système d’exploitation
– Configuration : telnet, client Web
– Surveillance : SNMP
• Quelques critères de choix techniques (performances)
– Bus interne avec un débit max : 10 Gb/s
– Vitesse de commutation nb de trames / s
– Bande passante « annoncée » : 24 Gb/s
– Nb d’adresses MAC mémorisable / interface
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
64
32
Elts d’interconnexion : commutateur
• Permet : Ethernet Full duplex (TP ou FO)
– Emission et réception en même temps : 2x10 ou 2x100
– « Auto-negotiation » possible (IEEE 802.3u)
• Fonctions supplémentaires
– Auto-sensing débit (IEEE 802.3u)
– Affectation statique d’@ MAC et filtrage au niveau 2
– Spanning Tree : évite les boucles
• Construction d’un arbre
• A un instant : un seul chemin utilisé
– Réseaux virtuels : VLAN
– Port d’écoute qui reçoit tout le trafic des autres ports
• Analyseur
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
65
Elts d’interconnexion : commutateur
• Limitations d’un réseau de commutateurs
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– Théoriquement pas de distance maximum
– Broadcast et multicast diffusés partout
– 1 seul réseau IP possible
• Très répandu :
– Local : workgroup switch
– Campus : complété par le routeur (plus « lent » et
plus cher)
– Remplacé par le commutateur-routeur (plus cher)
quand besoin
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
66
33
Elts interconnexion :
commutateur et hubs
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
67
Elts interconnexion : routeur (IP)
• Niveau 3 : aussi appelé commutateur niveau 3
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– Il y a des routeurs multi-protocoles
• On ne parlera que de IP
– Interconnecte 2 ou plus réseaux (ou sous -réseaux) IP
Station
Station
Ethernet
COMM
Station
Station
Eth
Station
192.99.40.0
Routeur
Station
129.88.0.0
192.88.32.0
Station
hub
ATM
Ethernet
COMM
Station
ATM
Station
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
68
34
Elts interconnexion : routeur (IP)
• Table de routage / @ IP destination
• N’est pas transparent pour les stations
– Chaque station doit connaître l’@ IP du coupleur du
routeur pour « le traverser »
• Pour le protocole Ethernet
– C’est une station Ethernet
– Chaque port possède une adresse Ethernet
• Matériels
– Chassis ou boitier
– Cartes : 2 ports FO, 8/16/24/32/48/64 ports TP … avec
débits 10, 100, 1000 Mb/s, LS, ATM, FDDI …
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
69
Elts interconnexion : routeur (IP)
• Logiciel – performances
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– Système d’exploitation
• IOS CISCO
– Configuration : avec telnet ou navigateur
– Surveillance : SNMP
– Performances :
• Nb de paquets routés/s
• Routage : ASIC
– Un PC Linux avec 2 cartes Ethernet peut faire
fonction de routeur
• Fonctions annexes : chapitre ultérieur du cours
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
70
35
Elts interconnexion :
Commutateur-routeur (IP)
• Multilayers switch
• Réunion des fonctions commutateur et routeur
dans une seule « boite »
• On peut configurer certains ports en
commutation, d’autres en routage
• L’équipement à tout faire
– Mais pour le configurer il est nécessaire d’avoir défini
l’architecture que l’on veut mettre en place
• Maintenant très performant avec des prix très
compétitifs
– Remplace les routeurs et les commutateurs
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
71
Elts interconnexion : commut-routeur
• Exemple de réseau de laboratoire
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
CAMPUS
1 G
FO
COMMUTATEUR-ROUTEUR
FO
1G
Serveur 1
100 M TP
10 M TP
10 M TP
10 M TP
10 M TP
10 M TP
S2
S3
S4
Mail WWW
100 M TP
S1
Serveur 2
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
72
36
Elts interconnexion : commut-routeur
• Peut-être équivalent à :
CAMPUS
COMMUT
ROUTEUR
COMMUT
Serveur 1
Serveur 2
COMMUT
WWW
S1
S4
S2
S3
3 (sous-)réseaux IP :
Serveur 1, Serveur2 – S1, S2, S3, S4 – Mail, WWW
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
73
Elts interconnexion : action /trame
Trame Ethernet contenant un datagramme TCP
• Entête Ethernet
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– @ Ethernet destination ? Pont - Commutateur
– …
• Entête IP
– …
– @ IP destination ? Routeur
– …
• Entête TCP
– …
– Numéro de port destination ? Station (choix du service)
– …
• Données ? Application
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
74
37
Elts interco : Architecture Eth - IP
Dans une entreprise
• Entre stations utilisateurs d’un service
– Hubs ou commutateurs
• Entre serveurs ou stations demandant du débit
(graphiques, …) d’un service
– Commutateurs
• Entre services
– Commutateurs ou routeurs
• Entre l’entreprise et l’extérieur (Internet)
– Routeurs
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
75
Ex interconnexion de réseaux Ethernet
Station O
10 M
10 M
Station D Station A
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
Station N
hub
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
Station E
hub
hub
Pont
Station B
Station P
10 M
10 M
Station C
Station G
100 M
100 M
2 M
10 M
100 M
COMM
Station H
Station F
Eth
100 M
Pont
Station K
Routeur
Station R Station Q
10 M
10 M
100 M
Station I
100 M
10 M
Station M
hub
10 M
100 M
10 M
COMM
10 M
Station J
Eth
10 M
Station L
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
76
38
Ex interconnexion de réseaux Ethernet
•
Trame Eth A ? C. Arrive -t- elle à B ? E ? F ?
•
Trame Eth P ? O. Arrive -t-elle à N ? M ?
•
Trame Eth R ? Q. Arrive -t-elle à I ? J ?
•
Trame Eth A ? L. Arrive -t-elle à K ?
•
A -> Broadcast Eth. Arrive -t-il à B ? D ? G ? R ?
•
L ? Broadcast Eth. Arrive -t-il à K ? O ? D ?
•
Collision possible entre les 2 trames :
– A ? B et D ? E ? O ? N et M ? L ?
– G ? H et E ? F ?
•
B a un coupleur dé fectueux (envoie des trames sans écoute ?
collisions). Cette station perturbe –t-elle A ? E ? G ? R ?
•
F dans le mê me cas. G est-elle perturbée ?
•
O dans le mê me cas. M est-elle perturbée ?
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
77
Ex interconnexion de réseaux Ethernet
•
B émet un flot de données de 5 M b/s vers A en continu. Quelle
bande passante (théorique) reste-t-il à A ? C ? E ? F ? R ?
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
•
G é met un flot de données de 5 M b/s vers H en continu. Quelle
bande passante (théorique) reste-t-il à F ? E ?
•
G é met un flot continu de broadcast à 20 Mbps . Quelle bande
passante (thé orique) reste-t-il à H ? E ? B ? R ?
•
O é met un flot de broadcast à 2 Mbps . Quelle bande passante reste-t-
il entre N et M ?
•
Les flots de données en parallèle suivants sont ils possibles ?
– 10 Mb/s A-B et 10 Mbps D-E ?
– 100 Mb/s R-Q et 10 Mbps I-J ?
– 10 Mb/s O-N et 10 Mb/s L-M ?
– 10 Mb/s F-G et 10 Mb/s F-H ?
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
78
39
Liaisons longues distances - opérateurs
• Liaisons
– Commutées = temporaires ? partagées
• Pb : phase (+ ou - longue) d’établissement de connexion et de
déconnexion ? difficile pour un serveur
– Permanentes : entre 2 points fixes
• LS : Liaisons Spécialisées – Lignes Louées
• Opérateurs
– Opérateurs Telecom traditionnels : FT, Cegetel, …
Mais aussi SNCF, sociétés d’autoroutes, …
– Liaisons : FO, câbles cuivre, liaisons hertziennes, …
– Equipements : (dé)multiplexeur, commutateurs (en tous genres),
…
– Offres « sur mesure » - contrats spécifiques
– Offres « catalogue » : étudiées ici
– Les services « à valeur ajoutée » (d’interconnexion) seront
étudiés dans un chapitre ultérieur
JL Archimbaud CNRS/UREC
Interconnexion et conception de réseaux 2002
79
Liaisons longues distances : utilisations
• Entreprises :
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– Liaisons inter-sites
– Louent des liaisons spécialisées aux opérateurs
– Coût d’installation + coût de location
• Particuliers ou petites agences :
– Particulier - domicile ? entreprise
– Agence ? siège
– Utilisent les réseaux commutés
– Généralement : coût d’installation + location +
utilisation
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Interconnexion et conception de réseaux 2002
80
40
Liaisons commutées : RTC
Réseau Téléphonique Commuté
• Equipement : modem V90 56.6 Kb/s (réception)
– Emission à 33.6 Kb/s
• Modem micro : interne, externe sur port série …
• Particulier/agence ? LAN Entreprise
– Micro - Modem – RTC – Serveur d’accès RTC (pool
de modems – Concentrateur - Routeur) – LAN
(Ethernet) entreprise
• Fonction de ré-appel : coût et sécurité
• Authentification des utilisateurs : protocole – serveur RADIUS
– Micro – Modem – RTC – Fournisseur d’accès
Internet – Connexion Internet –Routeur – (Garde -
barrière) - LAN entreprise
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Liaisons commutées : RTC
• IP
cel-00561873, version 1 - 2 Feb 2011
– Protocole niveau 2
SLIP ? PPP (Point to Point Protocol)
– Micro : @ IP statique ou dynamique (DHCP)
• Liaison non permanente
– Le micro ne peut pas être serveur
• Toujours très utilisé
– Réseau RTC partout
– Toujours plus de débit possible sur la paire torsadée
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41
Liaisons commutées : RNIS
Réseau Numérique à Intégration de Service
• ISDN (surtout Europe et Japon)
• Réseau national de FT : Numéris
• Accès de base (particulier-agence) : 144 Kb/s
– 2 canaux B à 64 Kb/s : téléphone + Internet par exemple
– 1 canal D à 14 Kb/s : signalisation
– Utilisation liaison téléphonique classique
– 25,5 E / mois en oct 02 (Numeris Itoo)
• Accès primaire (Entreprise : PABX) : ~ 2 Mb/s
– 30 canaux B à 64 Kb/s + 1 canal D à 64 Kb/s
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Liaisons commutées : RNIS
• Connexion micro (particulier-agence)
– « Modem » RNIS : carte micro ou « modem » externe
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sur port série
– Modem RTC - BoitierRNIS avec 2 prises
téléphoniques
– Chemin : Micro – Modem RNIS – Réseau Numéris –
(Modem RNIS) – Serveur d’accès RTC ou PABX -
Entreprise
• Interconnexion de sites : routeurs RNIS (2B + D)
• IP : idem RTC : PPP
• L’utilisation n’a jamais vraiment décollé
– Européen, surtout français : pas USA - Cher
– Encore utilisé en back-up ou pour liaisons provisoires
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Liaisons longues distance : ADSL
• ADSL : Asymmetric Digital Subscriber Line
• xDSL : technologie pour transmission à haut
débit sur le RTC
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Liaisons longues distances : ADSL
• Modems :
– 512 Kb/s réception - 128 Kb/s émission