Cours1 PDF - Principes des réseaux informatiques - Novembre 2024

Bonjour à tous !!! Christophe Maudoux Docteur en Informatique Ingénieur Réseaux & Systèmes MCF associé en cybersécurité au Cnam Paris Mainteneur Web SSO LemonLDAP::NG Contrôle d’accès aux...

Bonjour à tous !!! Christophe Maudoux Docteur en Informatique Ingénieur Réseaux & Systèmes MCF associé en cybersécurité au Cnam Paris Mainteneur Web SSO LemonLDAP::NG Contrôle d’accès aux ΣI PN & GN (IAM) [email protected] https://fr.linkedin.com/in/christophe-maudoux-iam Principes des réseaux informatiques Christophe Maudoux Cnam Paris – NFA009 November 26, 2024 1 Réseaux Objectifs & Compétences Objectifs du cours Se familiariser avec les grands principes de fonctionnement des réseaux Appréhender le modèle OSI & le principe de l’encapsulation Étudier les différentes couches & les protocoles ou notions associés Compétences acquises Maîtriser la modèle OSI Comprendre le rôle de chacune des couches Principes des réseaux – Le modèle ISO Plan du cours 1. Présentation 2. Norme vs Standard 3. Le modèle OSI 2   NFA009  Réseaux OSI Les réseaux November, 2024© Généralités christophe.maudoux @cnam.fr Qu’est ce qu’un réseau ? Présentation Un réseau est un ensemble d’objets inter-connectés les uns aux autres qui permet de faire circuler Généralités Principe de base des éléments entre ces objets selon des règles bien définies. Normalisation Norme vs Standard Réseau téléphonique Le modèle OSI Réseau social Réseau autoroutier Qu’est ce qu’un réseau informatique ? Un réseau informatique vise à fournir les moyens matériels et logiciels pour faire communiquer et permettre l’échange d’informations entre plusieurs équipements informatiques. Network Ensemble des équipements Networking Mise en réseau ⇒ Mise en œuvre des outils et des tâches permettant de connecter des ordinateurs afin qu’ils puissent partager et échanger des ressources LATEX – 5/25  NFA009  Réseaux OSI Les réseaux November, 2024© Principe de base christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Généralités A ⇐⇒ ADAPT. ⇐⇒ données ⇐⇒ ADAPT ⇐⇒ B Principe de base Normalisation Quelle que soit complexité du Σ (LAN = 1 – 5 km, MAN = 50 km ou WAN = 100 – 1000 km), Norme vs Standard principe reste toujours le même ⇒ Transférer des informations d’un point A vers un point B. Le modèle OSI Ceci nécessite : Des données à transférer Un lien ou support de transmission De définir un mode d’échange (connecté/déconnecté) Un système d’adaptation entre les “calculateurs” et le support D’organiser l’échange ⇒ Protocole LATEX – 6/25 3   NFA009  Réseaux OSI Les réseaux November, 2024© Principe de base christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Les réseaux sont complexes ! Généralités ⇒ Beaucoup d’objets différents : Principe de base Normalisation Stations (clients, serveurs, imprimantes,... ) Norme vs Standard Le modèle OSI Liens (câbles rzo, fibre optique, coaxial, ondes radio,... ) Répéteurs (couche 1), commutateurs (couche 2), routeurs (couche 3) Protocoles (routage, transport, communication,... ) Applications Matériels (FW, sondes,... ) Logiciels (navigateurs, clients messagerie,... ) Comment organiser ces objets ? Comment organiser notre discussion sur les réseaux ? LATEX – 7/25  NFA009  Réseaux OSI Les réseaux November, 2024© Normalisation christophe.maudoux @cnam.fr Présentation La normalisation garantit l’inter-fonctionnement ; une certaine pérennité, diffusion, efficacité ou Généralités Principe de base rendement de l’objet produit à partir de ces normes. Normalisation Norme vs Standard Principaux organismes de normalisation : Le modèle OSI ISO International Standardization Organization IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers IUT-T International Union of Telecommunication - section Télécommunication ANSI American National Standards Institute Autres ECMA, AFNOR,... Publication de RFC (Request For Comments) par l’IETF (Internet Engineering Task Force) LATEX – 8/25 4   NFA009  Réseaux OSI Normes vs Standard November, 2024© Notions différentes christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Norme vs Standard Définitions Normes Standard Différence minime mais importante ! Le modèle OSI Confusion fréquente due à la littérature anglophone Langue anglaise Seul le terme Standard existe France 2 notions → Norme & Standard Tous les deux sont des référentiels établis pour le respect d’un mode de fabrication identique. LATEX – 9/25  NFA009  Réseaux OSI Normes vs Standard November, 2024© Normes christophe.maudoux @cnam.fr Caractéristiques : Présentation Établies par un organisme officiel reconnu et accrédité par les états ou des institutions Norme vs Standard Définitions Organismes de normalisation : national (AFNOR en France), communautaire Normes Standard (CEN en Europe), international (ISO) Le modèle OSI Elles sont contraignantes et imposées Doivent être respectées à la lettre ⇒ Contrôles & Vérifications par des organismes (Veritas) Non respect ⇒ Sanctions (retrait, destruction ou interdiction de vente) Portent souvent sur des critères de bon fonctionnement & sécurité  Les normes garantissent un fonctionnement minimum et surtout un minimum de sécurité dans le fonctionnement Les normes ont un caractère légal → document de référence sur un sujet donné LATEX – 10/25 5   NFA009  Réseaux OSI Normes vs Standard November, 2024© Standard christophe.maudoux @cnam.fr Caractéristiques : Présentation Norme vs Standard Référentiel de fait (qui s’impose dans la pratique) → une “norme” non officielle Définitions Normes NON reconnu par un organisme accrédité Standard Souvent établi par un fabricant (système propre qui s’est imposé sur le marché) Le modèle OSI ou consortium (IEEE) Devenu de fait le système repris par d’autres fabricants pour des raisons de compatibilité ou d’interopérabilités Non obligatoire, non contraignant  Un standard prétend répondre à un cahier des charges établi par l’auteur du standard, mais n’en garantit pas forcément la bonne application Le standard a plus un caractère commercial LATEX – 11/25  NFA009  Réseaux OSI Les réseaux November, 2024© Le modèle OSI christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Norme vs Standard Le modèle OSI Norme Modèle en couches Les 7 couches OSI Modèle théorique Le modèle Internet L’encapsulation Les LAN Interconnexion Multiplexage Les 7 couches OSI LATEX – 12/25 6   NFA009  Réseaux OSI Les réseaux November, 2024© Le modèle OSI christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Norme vs Standard Le modèle OSI Norme Modèle en couches Les 7 couches OSI Modèle théorique Le modèle Internet L’encapsulation Les LAN Interconnexion Multiplexage Modèle OSI (Open Systems Interconnection) Ce modèle, définit en 1984, décrit simplement ce que chaque couche doit réaliser (le service), les règles et le format des échanges (le protocole), mais pas leur implémentation ! LATEX – 13/25  NFA009  Réseaux OSI Les réseaux November, 2024© Modèle en couches christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Notion de couche Norme vs Standard Une couche est un ensemble de protocoles, de normes traitant un ensemble de problèmes liés Le modèle OSI (tension, présentation information, comment interroger un site distant,... ). Norme Modèle en couches L’ensemble des couches traite une communication complète ! Les 7 couches OSI Modèle théorique Le modèle Internet Pourquoi un modèle en couches ? L’encapsulation Les LAN La structure explicite permet une meilleure identification des relations Interconnexion Multiplexage entre les éléments des systèmes complexes La modularité facilite la mise au point, la MàJ du système Le changement dans l’implémentation du service d’une couche est transparent pour le reste du système Changer un câble ne doit pas empêcher une communication !!! LATEX – 14/25 7   NFA009  Réseaux OSI Les réseaux November, 2024© Description des couches OSI christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Les 7 couches du modèle OSI → couches matérielles Norme vs Standard Le modèle OSI 1. Physique ⇒ Fournit les moyens mécaniques, optiques, électroniques, fonctionnels et Norme procéduraux nécessaires à l’activation, au maintien et à la désactivation des connexions Modèle en couches Les 7 couches OSI physiques nécessaires à la transmission de trains de bits Modèle théorique Le modèle Internet 2. Liaison ⇒ Assure la transmission d’informations entre (2 ou plusieurs) systèmes L’encapsulation immédiatement adjacents (LAN). Détecte et corrige, dans la mesure du possible, les erreurs Les LAN Interconnexion issues de la couche inférieure. Les objets échangés sont appelés trames Multiplexage 3. Réseau ⇒ Achemine les informations à travers un réseau pouvant être constitué de systèmes intermédiaires (routeurs). Les objets échangés sont souvent appelés paquets Le couche 4 (transport) est considérée comme étant une couche charnière entre les couches dites basses et les couche hautes. LATEX – 15/25  NFA009  Réseaux OSI Le modèle OSI November, 2024© Description des couches OSI christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Les 7 couches du modèle OSI → couches hautes Norme vs Standard 4. Transport ⇒ Assure une transmission de bout en bout des données. Maintient une certaine Le modèle OSI qualité de la transmission, notamment vis-à-vis de la fiabilité et de l’optimisation de Norme Modèle en couches l’utilisation des ressources. Les objets échangés sont souvent appelés messages (de même Les 7 couches OSI Modèle théorique pour les couches supérieures) Le modèle Internet L’encapsulation 5. Session ⇒ Fournit aux entités coopérantes les moyens pour synchroniser leurs dialogues, les Les LAN interrompre ou les reprendre tout en assurant la cohérence des données échangées Interconnexion Multiplexage 6. Présentation ⇒ Se charge de la représentation des informations que les entités s’échangent. Masque l’hétérogénéité de techniques de codage utilisées par les différents systèmes 7. Application ⇒ Donne aux processus d’application les moyens d’accéder à l’environnement de communication de l’OSI. Comporte de nombreux protocoles adaptés aux différentes classes d’application LATEX – 16/25 8   NFA009  Réseaux OSI Le modèle OSI November, 2024© Modèle théorique christophe.maudoux @cnam.fr Remarques Les trois premières couches constituent les couches basses (matérielles) Présentation → fonctions élémentaires spécialisées dans la transmission Norme vs Standard La couche Transport est une couche charnière Le modèle OSI Norme → le plus souvent associée aux couches hautes Modèle en couches Les 7 couches OSI Les trois dernières couches constituent les couches hautes Modèle théorique Le modèle Internet → fonctions complexes adaptées aux traitements applicatifs L’encapsulation Les LAN Interconnexion Modèle théorique non implémenté Multiplexage Reste un modèle de référence N’est pas un dogme immuable Nombreuses variantes ou extensions Suivant le contexte ou les besoins, certaines fonctionnalités de certaines couches peuvent ne pas être utilisées  Pratique pour avoir un langage commun et fournir un repère LATEX – 17/25  NFA009  Réseaux OSI Le modèle Internet ou pile Internet November, 2024© Le modèle TCP/UDP – IP christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Norme vs Standard Le modèle OSI Norme Modèle en couches Les 7 couches OSI Modèle théorique Le modèle Internet L’encapsulation Les LAN Interconnexion Multiplexage OSI (7 couches) vs TCP/IP (4 couches) LATEX – 18/25 9   NFA009  Réseaux OSI Le principe de l’encapsulation November, 2024© Parcourir les couches christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Norme vs Standard Le modèle OSI Norme Modèle en couches Les 7 couches OSI Modèle théorique Le modèle Internet L’encapsulation Les LAN Interconnexion Multiplexage Encapsulation/désencapsualtion permet de descendre/monter les couches Protocol Data Unit = Protocol Control Informations + Service Data Unit PDUN = PCIN + SDUN = PCIN + PDUN+1 LATEX – 19/25  NFA009  Réseaux OSI Protocoles pour les réseaux locaux November, 2024© Les sous-couches LLC & MAC christophe.maudoux @cnam.fr Les standards IEEE 802 “affinent” la couche liaison Présentation Norme vs Standard Le modèle OSI Norme Modèle en couches Les 7 couches OSI Modèle théorique Le modèle Internet L’encapsulation Les LAN Interconnexion Multiplexage 802.2 Logical Link Control (fiabiliser MAC) 802.3 Ethernet 802.4/5 Token bus/ring → IBM 802.11 WiFi LATEX – 20/25 10   NFA009  Réseaux OSI Les équipements d’interconnexion November, 2024© Répéteurs, commutateurs ou routeurs christophe.maudoux @cnam.fr Présentation Norme vs Standard Le modèle OSI Norme Modèle en couches Les 7 couches OSI Modèle théorique Le modèle Internet L’encapsulation Les LAN Interconnexion Multiplexage Les répéteurs (Hub) travaillent en couche 1 !!! Comment faire si plusieurs connexions simultanées ??? LATEX – 21/25  NFA009  Réseaux OSI Plusieurs connexions November, 2024© Multiplexage par commutation de circuit christophe.maudoux @cnam.fr Commutation de circuit (par exemple : RTC) Présentation La source établit la connexion (circuit) jusqu’à la destination Norme vs Standard Chaque routeur ou commutateur réserve un bout de bande passante pour les données Le modèle OSI → division BP (FDM ou TDM) Norme Modèle en couches La source envoie les données sur le circuit Les 7 couches OSI Modèle théorique Pas nécessaire d’ajouter adresse de destination aux données car le chemin est déjà établi Le modèle Internet L’encapsulation Les LAN Interconnexion Multiplexage Commutation de circuit Commutation de paquets Les circuits sont pré-établis LATEX – 22/25 11   NFA009  Réseaux OSI Plusieurs connexions November, 2024© Multiplexage par commutation de circuit christophe.maudoux @cnam.fr Avantages Présentation Transfert de données simple et rapide dès que le circuit établi Norme vs Standard Le modèle OSI Performances prévisibles puisque les ressources sont figées à l’établissement Norme → bande passante garantie Modèle en couches Les 7 couches OSI Modèle théorique Le modèle Internet Inconvénients L’encapsulation Les LAN Traitement des trafics avec des pics d’utilisation Interconnexion Multiplexage → Périodes de non utilisation du circuit Commutation de circuit Commutation de paquets Connections avec différents besoins en bande passante → Utilisation de plusieurs circuits ? Faible résilience aux pannes Alternative ⇒ Commutation de paquets LATEX – 23/25  NFA009  Réseaux OSI Plusieurs connexions November, 2024© Multiplexage par commutation de paquets christophe.maudoux @cnam.fr Commutation de paquets (par ex : Internet) La source découpe ses informations en paquets autonomes Présentation → chaque paquet possède toutes les informations qui permettent de Norme vs Standard l’acheminer vers la destination (adresse) Le modèle OSI Norme Chaque paquet « voyage » de manière indépendante vers la destination Modèle en couches Les 7 couches OSI → analogie avec une lettre postale Modèle théorique Le modèle Internet La commutation de paquet exploite plus efficacement les liens L’encapsulation Les LAN Interconnexion Multiplexage Commutation de circuit Commutation de paquets Les paquets circulent indépendamment LATEX – 24/25 12   NFA009  Réseaux OSI Plusieurs connexions November, 2024© Multiplexage par commutation de paquets christophe.maudoux @cnam.fr “Datagramme”⇒ Segment de données contenant suffisamment d’informations Présentation pour être acheminé de sa source à sa destination. Norme vs Standard Le modèle OSI Réseaux à datagramme Norme Adresse de destination, précisée dans chaque paquet, détermine le prochain saut Modèle en couches Les 7 couches OSI Adresse source précisée dans chaque paquet pour la route retour Modèle théorique Le modèle Internet Les routes peuvent changer durant la session L’encapsulation Les LAN Analogie → conduire en demandant son chemin Interconnexion Multiplexage Commutation de circuit Commutation de paquets Réseaux à circuits virtuels (VLANs) Chemin fixe déterminé à la connexion (fixe durant session) Chaque paquet porte un tag (identifiant du circuit virtuel) Tag détermine le prochain saut & les routeurs conservent cette information LATEX – 25/25 13