Chapitre 1 - Généralités sur les réseaux PDF

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– Résumé – Chapitre 1 : Généralités sur les réseaux – Module – RES1 – S1 – 1CS Made by : Batta aka. AGAL Imene  1 Définitions Définition d’un réseau Composants  En générale, un réseau est un système complexe d’objets (appelés « nœuds ») interconnectés Un réseau informatique est constitué de (reliés, pas indépendants). Par exemple : réseau téléphonique (interconnexion d’équipements 2 catégories d’entités : télécom, transport de la voix), réseau électrique (câblage d’éléments électriques, transport d’énergie électrique). – Eléments physiques : ordinateurs, câbles, équipements de connexion,  En particulier, un réseau informatique (réseau de données) est l’interconnexion d’équipements interfaces d’interconnexion, …). informatiques, appelés « machines », capables d’envoyer, recevoir et traiter les données binaires (imprimantes, ordinateurs, terminaux, …). Ce réseau est utilisé pour le transport de données. – Eléments logiques (logiciels) : navigateurs, services (web, email, …),  Techniquement, ce sont les applications (programmes) qui fonctionnent sur les machines qui peuvent systèmes d’exploitation, … échanger (transmettre) les données. Un réseau comprend alors deux aspects : l’aspect matériel (hardware) et l’aspect logiciel (software). Réseau = système(matériels + logiciels) qui permet à un ensemble de machines de communiquer Exemples de réseaux informatiques Réseau filaire Réseau sans fil Réseau Internet Utilise des câbles physiques (média de transmission) et C’est l’interconnexion des milliers de réseaux des équipements d’interconnexion pour augmenter le Utilise un point d’accès sans fil pour informatiques (filaire, sans fil, hybride) reliés nombre de machines reliées et étendre la distance entre relier les machines avec des équipements de transmission les nœuds du réseau informatique  2 Intérêts des réseaux Quels sont les besoins auxquels les réseaux doivent répondre ? → La communication entre utilisateurs distants et/ou applications distantes (échange d’informations). → Le partage des ressources matérielles (ex : imprimante réseau), logicielles (ex : Google Docs, Google Sheets, …) et des données (ex : Drive). Types de réseaux  Le critère principal pour définir les types (classes) de réseaux informatiques est la surface couverte par le réseau. Selon ce critère, les réseaux peuvent être classifiés en 3 types : LAN (Local Area Network, réseau local), MAN (Metropolitan Area Network, réseau métropolitain), WAN (Wide Area Network, réseau longue distance). LAN MAN WAN WAN 100km - Distance 10m – 1km 1km – 100km 100km – 1000km 1000km – Taux de transfert important – Comprend au moins 2 MAN (échange de données LANs situés dans une Relie des réseaux 1km - 100km rapide). zone géographique (LAN, MAN) Caractéristiques – Connectivité continue aux commune (ex : ville) géographiquement services locaux – Utilisé souvent par les dispersés (quasi-absence de pannes). entreprises LAN Une banque qui possède 10m - 1km Exemple LAN de l’ESI plusieurs agences dans la L’Internet même ville Remarque : il existe d’autres critères de classification de réseaux, par exemple : – L’accessibilité (public = accessible à tous, comme l’Internet ; privé = restreint à un groupe spécifique d’utilisateurs, comme le LAN de l’ESI) – Le moyen de connexion (filaire = câbles physiques, comme les câbles Ethernet ; sans fil = ondes radio, comme le Wi-Fi ou le Bluetooth).  3 Topologies des réseaux  La topologie, qui définit la structure du réseau, est la configuration du câblage/média de transmission, c-à-d : comment les machines (nœuds) sont reliées entre elles.  Le choix de topologie à utiliser dépend du budget et des besoins utilisateur ; il n’y a pas de règle générale ! Topologie Description Illustration Avantages Inconvénients – Un problème sur le média de Tous les nœuds sont transmission affecte tout le réseau. connectés sur un média – Facile à installer et à configurer. – Techniquement délicat (l’ajout/ En bus (support) partagé – Cout de câblage réduit. suppression d’un nœud est difficile). (unique) – Performance réduite lorsque le réseau est chargé. Chaque nœud est – Facile à installer et à configurer. En connecté à deux autres La défaillance d’un seul nœud/câble peut – Peut supporter un grand nombre de anneau pour former un anneau rendre le réseau inopérant. nœuds. (cercle) Réseau centralisé ou – Facile à installer et à gérer. chaque nœud est relié – La défaillance du nœud central rend – Un problème sur un câble n’affecte le réseau inopérant. En étoile directement à tous les pas les autres nœuds. – Toute la charge passe par le nœud autres par un nœud – L’ajout/suppression des nœuds est central. central facile. Relie les étoiles – La topologie la plus utilisée. En étoile individuelles entre elles La défaillance du nœud central (qui relie – La défaillance d’un équipement tous les nœuds centraux) rend le réseau étendu en reliant les nœuds d’interconnexion pénalise une inopérant. centraux seule partie du réseau. Tous les nœuds sont – Coût élevé de réalisation. En maille connectés les uns aux Tolère les pannes de liens (il existe toujours un chemin de transmission) – Complexité dans la connexion de tous autres. les nœuds entre eux.  4 Remarque Il existe 2 modes de propagation des données caractérisant les topologies de réseaux : – Mode point à point : o Le média de transmission ne relie qu'une paire de nœuds. La communication entre deux nœuds non adjacents est obligatoirement relayée par un nœud intermédiaire o Les données sont envoyées directement d'une machine à une autre spécifique. On peut choisir à qui envoyer les données. Exemple : topologie en étoile ou maillée. – Mode diffusion (multipoints) : o Le média de transmission relie plusieurs nœuds. Ainsi, la donnée émise par un nœud arrive sur tous les nœuds présents sur le média sans besoin d’intermédiaire. o Une donnée envoyée par une machine est reçue par toutes les autres machines du réseau. On ne peut pas choisir une seule machine ; le message est diffusé à tout le réseau. Exemple : topologie en bus ou en anneau. Protocole et standardisation Problème d’interopérabilité : Lors de la conception d’un réseau informatique, il y a des équipements à interconnecter, des logiciels à installer et des services à configurer. Les équipements peuvent être hétérogènes (fabriquées par de différents constructeurs) et utilisent souvent des logiciels et services différents (systèmes d’exploitation : Windows, Linux, … – navigateurs : Chrome, Firefox, …). Qu'est-ce qui nous assure que les machines peuvent communiquer entre elles malgré ces différences ? Protocole Un protocole un ensemble de règles et procédures à respecter pour émettre et recevoir des données sur un réseau. Il détermine le format et la manière de transmission des données entre les machines pour qu’elles puissent communiquer correctement. Par exemple : – IP : Acheminement des données via des adresses IP. – FTP : Transfert de fichiers sur un réseau. – ICP : Partage des informations de cache entre serveurs. – SMTP : Envoi d'e-mails entre serveurs. – VoIP : Transmission des appels vocaux via Internet. – HTTP : Transfert de pages web.  5 Standardisation Pour résoudre le problème de l’incompatibilité des réseaux et leur incapacité à communiquer entre eux à cause de leurs spécifications différentes, un ensemble d’organismes et d’organisations ont dégagés des règles communes « normes et standards » de conception de réseaux. Exemples de normes : IEEE 802.11 : Wi-Fi (réseaux sans fil), IEEE 802.3 : Ethernet (réseaux filaire). Exemples d’organismes de standardisation : ISO (International Organisation for Standardisation), IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers), ITU-T (Union International des Télécommunication), IETF (Internet Engineering Task Force). Modèles de conception d’un réseau Circulation des données dans un réseau  Pour qu’une machine puisse envoyer des données dans un réseau, il faut qu’elle les découpe (divise) d’abord en messages de taille variable (comprise entre deux valeurs spécifiées), appelés « paquets », puis les envoyer paquet par paquet vers la machine destinatrice qui les regroupe (reconstitue). Ceci permet, en cas de panne (électrique par exemple), d’éviter le renvoi de toutes les données ; on renvoie juste les paquets erronés.  Une machine peut communiquer avec plusieurs machines en même temps et les paquets des différents clients peuvent prendre le même chemin. Pour que la machine puisse distinguer entre ces paquets et les stocker dans des endroits différents, une entête, contenant l’adresse source et l’adresse de destination, est rajoutée à chaque message.  Lorsque plusieurs clients envoient des données vers la même machine, l’équipement intermédiaire mémorise les paquets qui arrivent en même temps dans une file d’attente (FIFO) pour consulter leurs entêtes avant de prendre des décisions (ou envoyer les données ?).  Les messages subissent des traitements au niveau des machines et des Feeling bored ? Want to waste your precious équipements intermédiaires pour assurer une transmission fiable des données time staring at a never-ending image instead of (contrôle d’erreur, ajout d’entêtes, …). studying a ton of RES1 definitions ? Click here ! → Ces traitements sont assurés par des modules, ou des « couches ».  6 Système en couches  Couche = entités (logiciels, matériels) qui réalisent une tâche et offrent des services (fonctions) aux autres couches.  La couche 𝐍 utilise les services de la couche inférieure 𝐍 − 𝟏.  La couche 𝐍 offre des services à la couche supérieure 𝐍 + 𝟏. ⚠ Remarques : ‒ Pour réduire la complexité de conception, les couches 𝐍 − 𝟏 et 𝐍 + 𝟏 ne communiquent pas directement. ‒ La couche 𝐍 transport les données vers la couche 𝐍 + 𝟏 sans connaitre leurs signification. ‒ La couche 𝐍 ignore les traitements des couches inférieures et ne modifie pas son comportement si des changements sont effectués au niveau de ces couches.  Dans un réseau : une donnée provient de la couche la plus haute à la couche la plus basse sur le côté émetteur. Par contre, sur le côté récepteur, elle est transportée de la couche la plus basse à la couche la plus haute.  A chaque couche est associé une structure de données appelée PDU (Protocole Data Unit), qui contient des informations spécifiques à la couche, pour assurer le bon transfert de données et l’interopérabilité des systèmes.  La couche 𝐍 encapsule les PDUs de la couche 𝐍 + 𝟏 dans son champ de données (elle ajoute des entêtes, contenant les PDUs, aux données). Modèle OSI Modèle TCP/IP (Open System Interconnexion) (Transmission Control Protocole/Internet Protocole) 7 Application Donnée (APDU) 4 Application Message 6 Présentation Donnée (PPDU) 3 Transport Segment 5 Session Donnée (SPDU) Les 2 Internet Datagramme PDUs 4 Transport Segment (TPDU) de 1 Accès au réseau Trame chaque 3 Réseau Paquet couche 2 Liaison de données Trame Ce modèle est implémenté par un ensemble de protocoles 1 Physique Bit répartis à travers ses couches (pile TCP/IP) Ce modèle est abstrait – pas utilisé en pratique (car le nombre de couches ⚠ Il ne faut pas confondre les élevé implique beaucoup de traitements et de fonctions redondantes entre les couches qui ont le même nom couches) ; il sert juste comme guide de conception de systèmes en couches. dans les 2 modèles (ils offrent des services différents)