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Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami Chapitre 1 Structure des systèmes téléinformatiques Partie 1: Concepts et terminologie Un...

Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami Chapitre 1 Structure des systèmes téléinformatiques Partie 1: Concepts et terminologie Un système téléinformatique peut se définir comme étant un ensemble d'équipements informatiques géographiquement distants, relié entre eux par un réseau de communication leur permettant l'échange d'information (figure 1.1). Figure 1.1 Architecture d’un système téléinformatique. Donc un réseau de transmission de données est défini par l’ensemble des périphériques informatiques interconnectées et permettant l’échange des données entre les terminaux distants. L’information est traitée dans les terminaux sous la forme numérique. Lorsqu’on désire transmettre cette information, on aura besoin de l’adapter aux supports de transmission. De plus les équipements de raccordement vont devoir la mémoriser, la coder selon un codage compréhensible par les systèmes communicants. 1 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami 1. Eléments d’un système téléinformatique (ETTD, ETCD, …) La communication entre entités informatiques est effectuée à travers des liaisons dont les principaux éléments sont définis par les recommandations de l’UIT-T (Union Internationale des télécommunications-secteur des Télécommunications) ; La figure 1.2 représente ces différents éléments. Figure 1.2 Éléments d'un système téléinformatique. Les éléments des systèmes téléinformatiques peuvent être regroupés en trois catégories principales : 1.1 Equipements Terminaux de Traitement de Données (ETTD) Les ETTD se trouvent à proximité immédiate des utilisateurs et facilitent l'accès aux ressources du réseau. Cette catégorie comprend :  Éléments terminaux comme les claviers et les écrans.  Stations de travail telles que les PC, laptops, etc.  Ordinateurs centraux tels que les serveurs.  Appareils mobiles comme les téléphones portables, les tablettes, etc. 1.2 Equipements Terminaux de Circuit de Données (ETCD) Les ETTD sont connectés aux systèmes de télécommunication via des dispositifs spécifiques appelés ETCD, qui gèrent l'accès des équipements terminaux aux lignes de communication. Deux types principaux sont identifiés :  Cartes réseau pour la connexion aux réseaux.  Modems pour la conversion des signaux numériques en signaux analogiques et vice versa. 2 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami 1.3 Equipements d'Interconnexion Ces équipements facilitent la connexion entre deux ou plusieurs équipements terminaux. Les sous- catégories comprennent :  Multiplexeurs qui partagent statiquement les lignes entre plusieurs ETTD.  Concentrateurs qui partagent dynamiquement les lignes.  Commutateurs pour la commutation de données.  Routeurs chargés du routage des données, assurant leur cheminement optimal à travers le réseau en fonction des adresses de destination. En décomposant ainsi les composants des systèmes téléinformatiques en ces trois familles, il est possible de mieux comprendre leur fonctionnement et leur rôle crucial dans la mise en place et le bon fonctionnement des réseaux de communication modernes. 1.4 Liaison entre éléments du réseau Les éléments du réseau, tels que les ETTD, sont connectés entre eux par des lignes de transmission adaptées à différentes distances. Les Lignes Directes Privées (L) sont utilisées pour des connexions sur de courtes distances, directes et privées entre deux points spécifiques. Tandis que les Lignes Téléphoniques Spécialisées (LS) sont Louées auprès des services de télécommunications pour des connexions à longue distance, offrant une qualité de service garantie. Pour les Lignes Téléphoniques Commutées (LC), elles sont souvent utilisées pour des communications temporaires et des connexions ponctuelles. 2. Différents types de réseaux (LAN, MAN, WAN, WLAN…) En choisissant le type de ligne de transmission approprié et en configurant les liaisons en fonction des besoins spécifiques, les réseaux peuvent être structurés de manière efficace pour assurer une communication fiable et optimale entre les différents éléments du réseau, qu'ils soient proches ou éloignés géographiquement. 3 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami 2.1 Réseau Local (LAN - Local Access Network) : Un réseau local, présenté sur la figure 1.4, permet la communication entre des équipements informatiques dans un espace géographique restreint tel qu'un bâtiment. Les LAN sont généralement utilisés pour connecter des périphériques situés à proximité les uns des autres. Ils offrent des vitesses élevées de transfert de données et une sécurité relativement facile à gérer. Les réseaux locaux peuvent être filaires ou sans fil (Wi-Fi), offrant une connectivité flexible et adaptée aux besoins des utilisateurs. Figure 1.3 un réseau LAN. 2.2 Réseau Métropolitain (MAN - Metropolitan Area Network) : Un réseau métropolitain relie plusieurs LAN situés dans une même zone urbaine étendue, comme une ville. Les MAN permettent la communication entre des sites distants au sein d'une région métropolitaine. Ils offrent des vitesses de transmission élevées et une connectivité fiable pour les organisations ayant des bureaux dispersés dans une même zone géographique. 4 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami Figure 1.4 un réseau MAN. 2.3 Réseau Étendu (WAN - Wide Area Network): Un réseau étendu relie des ordinateurs et des réseaux sur de très grandes distances, souvent à l'échelle mondiale. Internet est l'exemple le plus vaste de réseau WAN, permettant la communication entre des dispositifs situés dans le monde entier. Les WAN utilisent des technologies de transmission diverses, telles que des lignes louées, des réseaux privés virtuels (VPN) et des connexions Internet publiques pour permettre la communication efficace et sécurisée sur de longues distances. En résumé, la classification des réseaux en LAN, MAN et WAN permet de définir la portée géographique et l'étendue des communications possibles, allant des environnements locaux restreints aux vastes réseaux interconnectés à l'échelle mondiale, offrant ainsi des solutions de connectivité adaptées aux besoins spécifiques des utilisateurs et des organisations. 5 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami Figure 1.5 un réseau WAN. 2.4 Réseau WLAN (Wireless Local Area Network) Un réseau WLAN, est un type de réseau local qui utilise des ondes radio pour connecter des périphériques sans fil dans un espace géographique restreint, tel qu'une maison, un bureau, un campus universitaire ou un café. Les réseaux WLAN offrent plusieurs avantages clés :  Connectivité sans Fil : Les réseaux WLAN éliminent le besoin de câbles physiques en utilisant des technologies sans fil telles que le Wi-Fi (Wireless Fidelity) pour permettre la communication entre les dispositifs.  Flexibilité et Mobilité : Les utilisateurs peuvent se déplacer librement tout en restant connectés au réseau, offrant une flexibilité et une mobilité accrues par rapport aux réseaux filaires traditionnels.  Facilité de Configuration : Les réseaux WLAN sont généralement faciles à configurer et à étendre, ce qui les rend idéaux pour les environnements où le câblage physique peut être difficile ou coûteux à mettre en place.  Sécurité : Les réseaux WLAN offrent des mécanismes de sécurité tels que le chiffrement des données et l'authentification pour protéger les informations sensibles des utilisateurs contre les accès non autorisés. 6 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami  Haute Vitesse : Les réseaux WLAN modernes peuvent offrir des vitesses de connexion élevées, permettant le transfert rapide de données et la prise en charge d'applications gourmandes en bande passante. Figure 1.6 un réseau WLAN. Les réseaux WLAN sont largement utilisés dans les environnements résidentiels, commerciaux et institutionnels en raison de leur commodité, de leur flexibilité et de leur capacité à répondre aux besoins croissants en connectivité sans fil. 2.5 Réseau Personnel (PAN - Personal Area Network) : Un réseau personnel (PAN), abrégé en Personal Area Network, est un type de réseau qui couvre une zone très restreinte, généralement la distance entre des appareils personnels tels que smartphones, tablettes ou ordinateurs portables. Un exemple courant de technologie PAN est Bluetooth. Cette technologie sans fil permet à des appareils à courte portée de se connecter et de communiquer les uns avec les autres de manière pratique et efficace. Les réseaux PAN sont utilisés pour des applications telles que le partage de fichiers entre appareils personnels, la connexion d'accessoires sans fil (comme des écouteurs ou des claviers) et d'autres interactions sans fil entre dispositifs proches les uns des autres. Grâce à leur portée limitée et à leur facilité d'utilisation, les réseaux PAN offrent une solution pratique pour connecter des appareils personnels et créer des environnements de communication sans fil simples et efficaces. 7 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami 3. Les modes de transmission Les modes de transmission dans les communications informatiques définissent la manière dont les données sont échangées entre les appareils connectés. Pour une transmission donnée sur une voie de communication entre deux machines la communication peut s'effectuer de différentes manières. La transmission est caractérisée par :  Le sens des échanges  Le mode de transmission : il s'agit du nombre de bits envoyés simultanément  La synchronisation : il s'agit de la synchronisation entre émetteur et récepteur 3.1 Liaisons simplex, half-duplex et full-duplex Selon le sens des échanges, on distingue 3 modes de transmission :  La liaison simplex caractérise une liaison dans laquelle les données circulent dans un seul sens (figure 1.7), c'est-à-dire de l'émetteur vers le récepteur. Ce genre de liaison est utile lorsque les données n'ont pas besoin de circuler dans les deux sens (par exemple de votre ordinateur vers l'imprimante ou de la souris vers l'ordinateur...). Figure 1.7 Liaison simplex  La liaison half-duplex (parfois appelée liaison à l'alternat ou semi-duplex) caractérise une liaison dans laquelle les données circulent dans un sens ou l'autre, mais pas les deux simultanément. Ainsi, avec ce genre de liaison chaque extrémité de la liaison émet à son tour. Ce type de liaison, présenté sur la figure 1.8, permet d'avoir une liaison bidirectionnelle utilisant la capacité totale de la ligne. 8 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami Figure 1.8 Liaison semi-duplex  La liaison full-duplex (appelée aussi duplex intégral) caractérise une liaison dans laquelle les données circulent de façon bidirectionnelle et simultanément (figure 1.9). Ainsi, chaque extrémité de la ligne peut émettre et recevoir en même temps, ce qui signifie que la bande passante est divisée par deux pour chaque sens d'émission des données si un même support de transmission est utilisé pour les deux transmissions. Figure 1.9 Liaison duplex intégral 3.2 Transmission série et parallèle a) Transmission parallèle On désigne par transmission parallèle, présenté sur la figure 1.10, la transmission simultanée de N bits. Ces bits sont envoyés simultanément sur N voies différentes (une voie étant par exemple un fil, un câble ou tout autre support physique). La liaison parallèle des ordinateurs de type PC nécessite généralement 10 fils. 9 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami Figure 1.10 transmission parallèle Ces voies peuvent être :  N lignes physiques : auquel cas chaque bit est envoyé sur une ligne physique (c'est la raison pour laquelle les câbles parallèles sont composés de plusieurs fils en nappe).  Une ligne physique divisées en plusieurs sous-canaux par division de la bande passante. Ainsi chaque bit est transmis sur une fréquence différente... b) Transmission série La transmission série consiste à envoyer une série de bits sont émis les uns à la suite des autres sur un même canal de transmission. Cette technique est utilisée lorsque les distances entre les terminaux du réseau sont importantes. Dans ce cas le temps de propagation est plus important par rapport à celui de la transmission en parallèle. Les bits des caractères émis sont envoyés de deux manières différentes : soit d’une façon régulière, et dans ce cas on parle du mode synchrone, ou bien d’une façon aléatoire ce qui correspond à une transmission en mode asynchrone. Figure 1.11 transmission série 10 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami 3.3 Transmission synchrone et asynchrone Les modes de transmission synchrone et asynchrone offrent des méthodes qui permettent de reconstruire le message chez le récepteur. Chacune a son principe :  La liaison synchrone, dans laquelle émetteur et récepteur sont cadencés à la même horloge. Le récepteur reçoit de façon continue (même lorsque aucun bit n'est transmis) les informations au rythme où l'émetteur les envoie. C'est pourquoi il est nécessaire qu'émetteur et récepteur soient cadencés à la même vitesse. De plus, des informations supplémentaires sont insérées afin de garantir l'absence d'erreurs lors de la transmission.  La liaison asynchrone, dans laquelle chaque caractère est émis de façon irrégulière dans le temps (par exemple un utilisateur envoyant en temps réel des caractères saisis au clavier). Ainsi, imaginons qu'un seul bit soit transmis pendant une longue période de silence... le récepteur ne pourrait savoir s'il s'agit de 00010000, ou 10000000 ou encore 00000100... Afin de remédier à ce problème, chaque caractère est précédé d'une information indiquant le début de la transmission du caractère (l'information de début d'émission est appelée bit START) et terminé par l'envoi d'une information de fin de transmission (appelée bit STOP, il peut éventuellement y avoir plusieurs bits STOP). 4. Critères de performance (débit, délai de transmission…) 4.1 Le débit binaire Lors de la transmission d’un signal numérique, un paramètre important pour le caractériser est la quantité de données qu’il véhicule par unité de temps. On définit alors le débit binaire, qui correspond au nombre de bits transmis par seconde. Pour une transmission de n bits pendant un temps (en seconde), le débit binaire D est : Il est exprimé en bit par seconde, ce qui se note bit/s ou bps. On dispose également des multiples : kilobit par seconde (kbit/s) : , mégabit par seconde (Mbit/s) : , gigabit par seconde (Gbit/s) : , térabit par seconde (Tbit/s) :. 11 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami Comme un octet correspond à 8 bits, on exprime aussi un débit en octet par seconde, ou avec ses multiples :  Multiples en puissances de 10 : kilo-octet par seconde (ko/s), méga-octet par seconde (Mo/s), giga-octet par seconde (Go/s), etc.  Multiples en puissances de 2 : le kibioctet par seconde (Kio/s), le mébioctet par seconde (Mio/s), le gibioctet par seconde (Gio/s), etc. On rappelle que , ,. Remarque : le baud, de symbole Bd, est une autre unité employée afin d’estimer un débit. Par définition, un baud correspond à un symbole transmis par seconde, où un symbole désigne une lettre, un chiffre, … codé en binaire sous plusieurs bits. Quelques exemples : Le débit binaire est spécifique aux signaux numériques. On le rencontre ainsi pour les divers moyens de communications véhiculant ce type de signaux : → Pour un câble coaxial, le débit est limité par des phénomènes électromagnétiques. Des débits voisins de 100 mégabit/s sont possibles pour des distances de l’ordre du kilomètre, mais pas au-delà de 10 kilomètres. Le signal est alors trop dégradé. → Pour une fibre optique, les débits sont énormes. Les débits standard sont de l’ordre de 100 gigabits par seconde. Des équipes de recherche obtiennent même en laboratoire des débits de quelques térabits par seconde ! 4.2 Délai de Transmission des Données Le délai de transmission des données est un aspect crucial dans les communications numériques. Il englobe le temps nécessaire pour que les informations soient envoyées d'un point à un autre à travers un réseau de communication. Ce délai peut être influencé par plusieurs facteurs, tels que la distance physique, la vitesse de transmission, la congestion du réseau, et les protocoles de communication utilisés. a) Facteurs Impactant le Délai de Transmission  Distance Physique : La distance entre l'émetteur et le destinataire peut influencer directement le délai de transmission. Plus la distance est grande, plus le temps de transmission est long, en raison des limitations de la vitesse de propagation des signaux. 12 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami  Vitesse de Transmission : La vitesse à laquelle les données sont transmises à travers le réseau est un facteur déterminant du délai de transmission. Des technologies de transmission plus rapides réduisent le temps nécessaire pour envoyer des données.  Congestion du Réseau : Lorsque le réseau est surchargé de trafic, le délai de transmission peut augmenter en raison de la nécessité de traiter un volume plus important de données et de prioriser les transmissions.  Protocoles de Communication : Les protocoles utilisés pour la communication peuvent également affecter le délai de transmission. Certains protocoles sont plus efficaces que d'autres pour minimiser les retards et assurer une transmission rapide et fiable des données. b) Mesure et Réduction du Délai de Transmission  Mesure du Délai de Transmission : Le délai de transmission peut être mesuré en chronométrant le temps écoulé entre l'émission et la réception des données. Des outils de mesure spécialisés peuvent être utilisés pour évaluer précisément ce délai.  Réduction du Délai de Transmission : Pour réduire le délai de transmission, des techniques telles que l'optimisation des chemins de communication, l'utilisation de technologies de transmission à haute vitesse, la gestion efficace de la congestion du réseau, et l'adoption de protocoles de communication performants peuvent être mises en œuvre. Le délai de transmission des données est un élément essentiel à considérer dans la conception et l'optimisation des réseaux de communication. En comprenant les facteurs qui influent sur ce délai et en mettant en œuvre des stratégies pour le minimiser, il est possible d'améliorer l'efficacité et la fiabilité des transmissions de données dans divers contextes. c) Facteurs Impactant le Délai de Transmission  Propagation et Transmission : Le délai de propagation est le temps nécessaire pour qu'un signal se déplace d'un point à un autre dans un support de transmission. Il dépend du type de support (câble, fibre optique, espace libre) et de la vitesse de propagation du signal dans ce support. Le délai de transmission est le temps nécessaire pour que les données soient effectivement transmises sur ce support. Il est influencé par des facteurs tels que la taille des données, la bande passante disponible, et les protocoles de communication utilisés. 13 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami  Délai de Traitement : Lorsque les données sont reçues par un équipement de réseau, un certain temps est nécessaire pour les traiter. Cela peut inclure la vérification de l'intégrité des données, la vérification des erreurs, la mise en file d'attente pour le traitement ultérieur, etc.  Délai de File d'Attente : Dans les réseaux où plusieurs demandes de transmission peuvent arriver simultanément, des files d'attente peuvent se former. Le délai de file d'attente est le temps passé en attente avant qu'une transmission puisse commencer.  Délai de Transmission Réseau : Ce délai englobe le temps nécessaire pour que les données soient transmises à travers les différents nœuds du réseau, y compris les routeurs, les commutateurs, et autres équipements intermédiaires.  Calcul du Délai de Transmission : Le délai de transmission total peut être calculé en additionnant les différents éléments de délai mentionnés ci-dessus. La formule générale pour le calcul du délai de transmission est : 𝑫é𝒍𝒂𝒊 𝒅𝒆 𝒕𝒓𝒂𝒏𝒔𝒎𝒊𝒔𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝐷é𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑔𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 + 𝐷é𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 + 𝐷é𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑡𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 + 𝐷é𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑒 𝑑′𝑎𝑡𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝐷é𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑟é𝑠𝑒𝑎𝑢 d) Stratégies pour Réduire le Délai de Transmission  Optimisation des Chemins de Communication : Utilisation de chemins de transmission plus directs et efficaces pour réduire la distance physique et le nombre de nœuds traversés.  Utilisation de Technologies Avancées : L'adoption de technologies telles que la fibre optique, les réseaux à haut débit, et les protocoles de communication optimisés peut contribuer à réduire les délais de transmission.  Gestion de la Congestion : Mise en œuvre de mécanismes de gestion de la congestion pour éviter les files d'attente excessives et maintenir des délais de transmission acceptables.  Surveillance et Optimisation Continue : Il est essentiel de surveiller régulièrement les performances du réseau, d'identifier les goulots d'étranglement et d'apporter des ajustements pour optimiser les délais de transmission. En comprenant en détail les différents aspects du délai de transmission des données et en mettant en œuvre des stratégies appropriées, il est possible d'assurer des communications efficaces, rapides, et fiables à travers les réseaux de communication modernes. 14 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami Partie 2: Fonctionnement théorique d’un réseau de communication Un réseau de communication se compose d'une série d'appareils interconnectés qui ont la capacité d'échanger des informations entre eux. Dans la continuité de cette section, nous allons explorer de manière approfondie le fonctionnement théorique d'un tel réseau. 1. Notion de couches Le traitement des communications est effectué à travers différents sous-systèmes, L’ensemble des sous-systèmes de mêmes rangs N, constitue la couche (N) du modèle de communication. Chaque couche exerce une fonction spécifique. Les éléments actifs d’un sous-système sont appelés entités, une entité peut être logicielle (programme...) ou matérielle (puce de silicium), Les entités réalisent un «Service» (implémenté par software ou hardware). Une couche N est fournisseur de service pour la couche N+1 et utilisateur de service de la couche N-1. L’accès aux services s’effectue en des points nommés SAP (Service Access Point), chaque SAP est identifié par une adresse unique. Deux couches communiquent à travers une interface. L’interface est matérialisée par des IDU (Interface Data Unit). Un IDU comprend des éléments de contrôles ICI (Interface Control Information) et des données de service SDU (Service Data Unit). Par exemple un IDU comportera un ensemble de données telles que longueur des SDU, et paramètres décrivant le type de service utilisé. La description d’une interface se présente généralement sous la forme d’une spécification d’un ensemble de commandes (exprimées parfois en langage C). Pour transmettre un SDU une couche peut devoir le découper en plusieurs morceaux. Chaque tronçon reçoit un en-tête, on obtient alors un PDU qui comporte donc un en-tête et une portion de SDU. Une couche N reçoit des SDU et produit des PDU. La couche N d’un système gère les échanges avec une couche externe homologue. L’ensemble des règles utilisées est appelé protocole de la couche N. 15 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami 2. Notion de protocoles Les protocoles jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement des réseaux de communication. Ils définissent les règles et les conventions qui régissent l'échange de données entre les appareils connectés. Ces protocoles garantissent une communication fiable et cohérente en spécifiant les formats de données, les procédures de contrôle d'erreurs, les méthodes d'authentification et d'autres aspects critiques de la communication réseau. Les protocoles peuvent être classés en différentes catégories en fonction de leur rôle et de leur position dans la pile de protocoles réseau. Certains protocoles couramment utilisés incluent TCP/IP, HTTP, FTP, SMTP, SNMP, et bien d'autres. Chaque protocole est conçu pour des tâches spécifiques, comme le transfert de fichiers, la navigation web, l'envoi de courriels, la gestion du réseau, etc. 3. Modèles de référence (OSI, TCP/IP) 3.1 Le modèle OSI Le modèle OSI constitue un cadre de référence qui nous permet de comprendre comment les informations circulent dans un réseau. C’est aussi un modèle conceptuel d'architecture de réseau 16 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami qui facilite la compréhension théorique du fonctionnement des réseaux. Il est constitué de sept couches, chacune définissant des fonctions particulières du réseau. Dans les sections suivantes, nous examinerons :  Les bases théoriques sur lesquelles les réseaux et leurs protocoles reposent, autrement dit le modèle d’interconnexion des systèmes ouverts (Open Systems Interconnection – OSI) élaboré par l’Organisation internationale de normalisation (ISO) ;  Les sept couches du modèle OSI. La première version du modèle OSI repose sur une série de normes publiées par l’Organisation internationale de normalisation en 1978. Une seconde version apparaît en 1984. Cette dernière s’est à son tour établie en tant que standard reconnu au niveau international puisqu’elle intègre la quasi-totalité des cartes réseau et des protocoles. Toute personne dont l’activité a un rapport avec les réseaux doit connaître les principes de base de ce modèle, car c’est sur eux que repose l’appellation des composants. Ainsi, dans le jargon des professionnels des réseaux, un commutateur de couche 3 (switch layer 3) est un commutateur fonctionnant au niveau 3 du modèle OSI. Le modèle OSI se subdivise en sept couches (layers), ou niveaux. Chaque couche traite une tâche, un protocole ou un composant matériel, repose sur les couches sousjacentes, et communique avec les autres couches. Cette communication entre les couches s’effectue au travers d’interfaces définies. En principe, seules deux couches adjacentes peuvent communiquer, dans la mesure où la famille de protocoles utilisée les exploite. Il n’est pas possible de « sauter » une couche. La couche la plus élevée (couche application) est la plus proche de l'utilisateur ; la couche inférieure (couche physique) est la plus proche des médias de transmission. 17 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami a) La couche physique La couche physique fournit les moyens mécaniques, électriques, fonctionnels et procéduraux nécessaires à l’activation, au maintien et à la désactivation des connexions physiques destinées à la transmission des bits entre deux entités de liaison de données. Une connexion physique peut mettre en jeu plusieurs systèmes intermédiaires, relayant chacun la transmission des bits dans la couche physique. Elle se décompose en deux sous niveaux :  Le PMD (Physical Medium Dependant), description du média utilisé, câbles, prises....  Le PHY (Physical), qui décrit la correspondance entre le signal reçu et son interprétation sous forme binaire (codage). On obtient en sortie de cette couche un flux de données binaire. 18 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami b) La couche Liaison de données Elle se décompose en deux sous niveaux :  Le MAC (Medium Access Control), qui organise les trains binaires sous forme de trame ou encore paquet.  Le niveau LLC (Layer Link Control) qui fournit des services avec ou sans connexion, qui peut assurer des fonctions de contrôle de flux (régulation des transferts de trame pour éviter une saturation du récepteur) et de correction d’erreur (par retransmission des trames non reçues ou erronées). c) La couche Réseau La couche réseau assure le routage de données (les T_SDU) jusqu’à leur destinataire, et adapte ses P_SDU à la taille maximale des paquets supportée par le niveau MAC (segmentation). Un relais est un système qui ne comporte que les trois premières couches du modèle OSI, et qui est essentiel quant au bon acheminement d’un paquet vers son destinataire. d) La couche Transport Le service de transport assure un transfert de données transparent entre entités de session en les déchargeant complètement des détails d’exécution d’un transfert de données fiable et d’un bon rapport qualité/prix. La couche transport optimise l’utilisation des services réseau disponibles afin d’assurer au moindre coût les performances requises par chacune des entités de session. » On trouvera dans cette couche les services suivants : Contrôle de flux. Contrôle/récupération d’erreurs. Séquencement des messages (flux séquentiel d’octets vers la couche session). Fragmentation des messages de la couche session. e) La couche session Le rôle de la couche session est de fournir aux entités de présentation coopérantes les moyens nécessaires pour organiser et synchroniser leur dialogue et pour gérer leurs échanges de données. A cet effet, la couche session fournit les services nécessaires à l’établissement d’une connexion de session entre deux entités de présentation et à la prise en charge des interactions ordonnées d’échanges de données. 19 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami f) La couche présentation La couche présentation se charge de la représentation des informations que des entités d’application se communiquent, ou auxquelles elles se réfèrent au cours de leur dialogue. g) La couche application Application La couche application fournit à l’utilisateur un service qui s’appuie sur l’ensemble des couches OSI. 3.2 Le modèle TCP/IP TCP/IP désigne communément une architecture réseau, mais cet acronyme désigne en fait 2 protocoles étroitement liés : un protocole de transport, TCP (Transmission Control Protocol) qu’on utilise « par-dessus » un protocole réseau, IP (Internet Protocol). Ce qu’on entend par « modèle TCPIP », c’est en fait une architecture réseau en 4 couches dans laquelle les protocoles TCP et IP jouent un rôle prédominant, car ils en constituent l’implémentation la plus courante. Par abus de langage, TCP/IP peut donc désigner deux choses : le modèle TCP/IP et la suite de deux protocoles TCP et IP. Le modèle TCP/IP, comme nous le verrons plus bas, s’est progressivement imposé comme modèle de référence en lieu et place du modèle OSI. Cela tient tout simplement à son histoire. En effet, contrairement au modèle OSI, le modèle TCP/IP est né d’une implémentation ; la normalisation est venue ensuite. Cet historique fait toute la particularité de ce modèle, ses avantages et ses inconvénients. L’origine du modèle TCP/IP remonte au réseau ARPANET. ARPANET est un réseau de télécommunication conçu par l’ARPA (Advanced Research Projects Agency), l’agence de recherche du ministère américain de la défense (le DOD : Department of Defense). Outre la possibilité de connecter des réseaux hétérogènes, ce réseau devait résister à une éventuelle guerre nucléaire, contrairement au réseau téléphonique habituellement utilisé pour les télécommunications mais considéré trop vulnérable. Il a alors été convenu qu’ARPANET 20 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami utiliserait la technologie de commutation par paquet (mode datagramme), une technologie émergeante promettante. C’est donc dans cet objectif et ce choix technique que les protocoles TCP et IP furent inventés en 1974. L’ARPA signa alors plusieurs contrats avec les constructeurs (BBN principalement) et l’université de Berkeley qui développait un Unix pour imposer ce standard, ce qui fut fait. a) Description du modèle TCP/IP Le modèle TCP/IP peut en effet être décrit comme une architecture réseau à 4 couches : Le modèle OSI a été mis à côté pour faciliter la comparaison entre les deux modèles. b) Accès réseau Cette couche est assez « étrange ». En effet, elle semble « regrouper » les couches physique et liaison de données du modèle OSI. En fait, cette couche n’a pas vraiment été spécifiée ; la seule contrainte de cette couche, c’est de permettre un hôte d’envoyer des paquets IP sur le réseau. L’implémentation de cette couche est laissée libre. De manière plus concrète, cette implémentation est typique de la technologie utilisée sur le réseau local. Par exemple, beaucoup de réseaux locaux utilisent Ethernet ; Ethernet est une implémentation de la couche hôte-réseau. 21 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami c) La couche internet Cette couche est la clé de voûte de l’architecture. Cette couche réalise l’interconnexion des réseaux (hétérogènes) distants sans connexion. Son rôle est de permettre l’injection de paquets dans n’importe quel réseau et l’acheminement des ces paquets indépendamment les uns des autres jusqu’à destination. Comme aucune connexion n’est établie au préalable, les paquets peuvent arriver dans le désordre ; le contrôle de l’ordre de remise est éventuellement la tâche des couches supérieures. Du fait du rôle imminent de cette couche dans l’acheminement des paquets, le point critique de cette couche est le routage. C’est en ce sens que l’on peut se permettre de comparer cette couche avec la couche réseau du modèle OSI. La couche internet possède une implémentation officielle : le protocole IP (Internet Protocol). Remarquons que le nom de la couche (« internet ») est écrit avec un i minuscule, pour la simple et bonne raison que le mot internet est pris ici au sens large (littéralement, « interconnexion de réseaux »), même si l’Internet (avec un grand I) utilise cette couche. d) La couche transport Son rôle est le même que celui de la couche transport du modèle OSI : permettre à des entités paires de soutenir une conversation. Officiellement, cette couche n’a que deux implémentations : le protocole TCP (Transmission Control Protocol) et le protocole UDP (User Datagram Protocol). TCP est un protocole fiable, orienté connexion, qui permet l’acheminement sans erreur de paquets issus d’une machine d’un internet à une autre machine du même internet. Son rôle est de fragmenter le message à transmettre de manière à pouvoir le faire passer sur la couche internet. A l’inverse, sur la machine destination, TCP replace dans l’ordre les fragments transmis sur la couche internet pour reconstruire le message initial. TCP s’occupe également du contrôle de flux de la connexion. UDP est en revanche un protocole plus simple que TCP : il est non fiable et sans connexion. Son utilisation présuppose que l’on n’a pas besoin ni du contrôle de flux, ni de la conservation de 22 Cours Transmission de données 2024/2025 L. Sellami l’ordre de remise des paquets. Par exemple, on l’utilise lorsque la couche application se charge de la remise en ordre des messages. On se souvient que dans le modèle OSI, plusieurs couches ont à charge la vérification de l’ordre de remise des messages. C’est là une avantage du modèle TCP/IP sur le modèle OSI, mais nous y reviendrons plus tard. Une autre utilisation d’UDP : la transmission de la voix. En effet, l’inversion de 2 phonèmes ne gêne en rien la compréhension du message final. De manière plus générale, UDP intervient lorsque le temps de remise des paquets est prédominant. e) La couche application Contrairement au modèle OSI, c’est la couche immédiatement supérieure à la couche transport, tout simplement parce que les couches présentation et session sont apparues inutiles. On s’est en effet aperçu avec l’usage que les logiciels réseau n’utilisent que très rarement ces 2 couches, et finalement, le modèle OSI dépouillé de ces 2 couches ressemble fortement au modèle TCP/IP. Cette couche contient tous les protocoles de haut niveau, comme par exemple Telnet, TFTP (trivial File Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), HTTP (HyperText Transfer Protocol). Le point important pour cette couche est le choix du protocole de transport à utiliser. Par exemple, TFTP (surtout utilisé sur réseaux locaux) utilisera UDP, car on part du principe que les liaisons physiques sont suffisamment fiables et les temps de transmission suffisamment courts pour qu’il n’y ait pas d’inversion de paquets à l’arrivée. Ce choix rend TFTP plus rapide que le protocole FTP qui utilise TCP. A l’inverse, SMTP utilise TCP, car pour la remise du courrier électronique, on veut que tous les messages parviennent intégralement et sans erreurs. 23