Les réseaux

Lycée St-Eloi, 9 Avenue Jules Isaac 13626 Aix en Provence
 04 42 23 44 99  04 42 21 63 63
Nom : _ _ _ _ _ _ _ _ _
Date : _ _ _ _ _ _ _ _ _
Sciences de l’Ingénieur
Support de cours
Terminale S – S.I
Transmission de l’information :
Les réseaux

Identifier les architectures fonctionnelles et matérielles d’un réseau
Transmission de l’Information : Les réseaux
1
INTRODUCTION
Chaine d’Information
Acquérir les
informations.
Communiquer les
informations.
Traiter les
informations.
Infos.
Consignes
M.O.E
Ordres
Chaine d’Energie
Alimenter
Energie
Distribuer l’
Energie
Convertir l’
Energie
Transmettre l’
Energie
Agir
sur la
M.O
M.O.S
2
DIFFERENTS TYPES DE RESEAUX
2.1 Les réseaux locaux : LAN.
LAN signifie Local Area Network (en français Réseau
Local). Il s'agit d'un ensemble d'ordinateurs
appartenant à une même organisation et reliés entre
eux dans une petite aire géographique par un réseau,
souvent à l'aide d'une même technologie (la plus
répandue étant Ethernet).
2.2 Les réseaux étendus : WAN.
Un WAN (Wide Area Network ou réseau étendu) interconnecte plusieurs LANs à
travers de grandes distances géographiques. Les débits disponibles sur un WAN
résultent d'un arbitrage avec le coût des liaisons (qui augmente avec la distance) et
peuvent être faibles. Les WAN fonctionnent grâce à des routeurs qui permettent de
"choisir" le trajet le plus approprié pour atteindre un nœud du réseau. Le plus connu des
WAN est Internet.
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2.3 Topologie des réseaux.
Un réseau informatique est constitué d’ordinateurs reliés entre eux grâce à du matériel
(câblage, cartes réseau, ainsi que d’autres équipements permettant d’assurer la bonne
circulation des trames). L’arrangement physique de ces éléments est appelé topologie
physique. Il en existe principalement quatre :




La topologie en bus.
La topologie en étoile.
La topologie en anneau.
La topologie maillée
2.3.1 Topologie en bus.
Le bus, un segment central où circulent les
informations, s’étend sur toute la longueur du
réseau, et les machines viennent s’y connecter.
Lorsqu’une station émet des données, elles circulent sur toute la longueur du bus et la
station destinatrice peut les récupérer. Une seule station peut émettre à la fois. En
bout de ligne, un « bouchon » permet d’éviter que les signaux ne soient réfléchis en
perturbent le fonctionnement du bus.
2.3.2 Topologie en anneau.
Un réseau a une topologie en anneau quand toutes ses
stations sont connectées en chaine les unes aux autres par
une liaison bipoint et la dernière à la première. (Chaque
station joue le rôle de station intermédiaire.) Chaque station
qui reçoit une trame, l'interprète et la réémet à la station
suivante de la boucle si c'est nécessaire.
Les ordinateurs d'un réseau en anneau ne sont pas systématiquement reliés en « boucle
», mais peuvent être connectés à un répartiteur appelé (MAU), pour Multistation Access
Unit qui va gérer la communication entre les ordinateurs reliés en allouant à chacun
d'eux un « temps de parole », grâce à un « jeton », qui est une trame spéciale circulant
de station en station pour les autoriser à « parler » sur le réseau. La station qui a le
jeton émet des données qui font le tour de l’anneau. Lorsque les données reviennent, la
station qui les a envoyées les élimine du réseau et passe le jeton à son voisin, et ainsi de
suite…
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2.3.3 Topologie en étoile.
C’est la topologie réseau la plus courante, notamment avec les
réseaux Ethernet RJ45. Toutes les stations sont reliées à un
unique composant central : le concentrateur. Quand une station
émet vers le concentrateur, celui-ci envoie les données à toutes
les autres machines (HUB) ou uniquement au destinataire
(SWITCH).
2.3.4 Topologie maillée.
Le réseau maillé est une topologie de réseau qualifiant les
réseaux dont les hôtes sont connectés entre eux sans
hiérarchie centrale, forant ainsi une structure en forme de
filet. Par conséquence, chaque nœud doit recevoir, envoyer et
relayer les données. Cela évite d'avoir des points sensibles, qui
en cas de panne, coupent la connexion d’une partie du réseau.
Si un hôte est hors service, ses voisins passeront par une
autre route.
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ACHEMINEMENT DES DONNEES.
Les informations transmises par un réseau sont des informations binaires appelées
datagrammes. Lorsque l’on envoie un datagramme, des boîtiers de connexions identifient
et orientent ces données. Ces boîtiers sont appelés « HUBS », « SWITCHS » ou
routeurs.
3.1 Les « HUBS ».
Un HUB est un boîtier de répartition, comme une
prise multiple électrique. On l'utilise dans un
réseau local pour relier plusieurs machines en un
même point, pour créer une structure en étoile.
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3.2 Les « SWITCHS ».
Le SWITCH est un équipement qui
permet d'établir une liaison par une
méthode d'aiguillage. Un message
entrant porteur de son adresse de
destination est analysé par le
SWITCH qui va créer une liaison
physique vers la machine de
destination.
Le
commutateur
optimise le trafic réseau en évitant
d'adresser les messages à toutes les
machines. Certains modèles de
SWITCHS sont « auto sensings », ce
qui veut dire qu'ils adaptent la
vitesse de leurs ports (10/100
Mbits/s) à celle de l'appareil qui lui
est connecté.
Chaque port du SWITCH apprend dynamiquement les adresses MAC (adresse physique
unique de la carte réseau ou autre SWITCH) des équipements qui lui sont connectés.
3.3 Les routeurs.
Les HUB et SWITCH permettent de connecter des appareils faisant partie d'une même
classe d'adresse en IP ou d'un même sous réseau. Le routeur est un élément capable de
diriger les paquets transitant entre des réseaux indépendants. Cette opération, appelée
routage, traite les paquets en fonction de leurs adresses IP de provenance et de
destinations, grâce à des algorithmes et des tables de routage.
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LES RESEAUX IP
4.1 Notion d'adresse physique et de trames
Les cartes réseaux possèdent toutes une adresse physique ou adresse MAC (Media
Access Control). Cette adresse est un code de 48 bits (6 octets) :


Les 24 premiers bits désignent le fabricant de la carte.
Les 24 bits suivants forment un numéro donné par le fabricant lui-même.
Lorsque deux cartes réseaux communiquent, elles échangent des messages (suite de
bits) appelés trames. Chaque trame porte l’adresse MAC de la carte qui l’a envoyé,
l’adresse MAC à laquelle elle est destinée, ainsi que les données devant être acheminées.
Adr. MAC
Source
Adr. MAC
Destination
DONNEES
4.2 Notion d'adresse logique et physique.
Les trames échangées par les cartes réseaux contiennent un autre type de datagramme
appelé paquet IP, contenant l’adresse IP de l’émetteur, et l’adresse IP du destinataire
du paquet. Le datagramme IP est inséré dans le champ de données de la trame MAC. Ce
mécanisme se nomme une encapsulation.
Adr. MAC
Source
Adr. MAC
Destination
Adresse physique
(MAC)
Adr. IP
Source
Adr. IP
Dest.
DONNEES
Adresse logique
(IP)
Contrairement à l’adresse MAC, l’adresse IP permet d’identifier le réseau auquel elle
appartient. Lorsqu’une machine veut envoyer des données à une station qui ne se trouve
pas dans son propre réseau, elle envoie la trame à un routeur. Le routeur extrait le
paquet IP, et, grâce à l’adresse IP de destination, détermine à quel autre routeur il doit
envoyer le paquet. Le paquet est alors à nouveau encapsulé dans une trame de couche
physique, et envoyé vers ce routeur.
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4.3 Résolution d'adresses logiques en adresses physiques.
Toute machine sur un réseau IP a donc 2 adresses, une adresse MAC et une adresse IP.
Les processus de niveaux supérieurs utilisent toujours l'adresse IP et donc lorsqu'un
processus communique avec un autre processus, il lui envoie un message dont l'adresse
destinataire est une adresse IP, mais pour pouvoir atteindre la carte réseau du
destinataire, il faut connaître son adresse MAC. Le rôle du protocole ARP (Adress
Resolution Protocol) est d'assurer la correspondance entre l'adresse IP et l'adresse
MAC.
4.4 ADRESSAGE IP.
4.4.1 Structure des adresses IP.
Les adresses IP sont des nombres de 32 bits qui contiennent 2 champs :

Un identificateur de réseau (NET-ID): tous les systèmes du même réseau
physique doivent posséder le même identificateur de réseau, lequel doit être
unique sur l'ensemble des réseaux gérés.

Un identificateur d'hôte (HOST-ID): un nœud sur un réseau TCP/IP est appelé
hôte, il identifie une station de travail, un serveur, un routeur ou tout autre
périphérique TCP/IP au sein du réseau.
La concaténation de ces deux champs constitue une adresse IP unique sur le réseau.
Pour éviter d'avoir à manipuler des nombres binaires trop longs, les adresses 32 bits
sont divisées en 4 octets. Ce format est appelé la notation décimale pointée, cette
notation consiste à découper une adresse en quatre blocs de huit bits. Chaque bloc est
ensuite converti en un nombre décimal. Chacun des octets peut être représenté par un
nombre de 0 à 255.
Exemple :
Soit l'adresse IP :
10010110110010000000101000000001
Découpée en quatre blocs :
10010110 . 11001000 . 00001010 . 00000001
Chaque bloc est converti en décimal :
150 . 200 . 10 . 1
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4.4.2 Classes d'adresses.
La communauté Internet a défini trois classes d'adresses appropriées à des réseaux de
différentes tailles. Il y a, a priori, peu de réseaux de grande taille (classe A), il y a plus
de réseaux de taille moyenne (classe B) et beaucoup de réseaux de petite taille (classe
C). La taille du réseau est exprimée en nombre d'hôtes potentiellement connectés.
Le premier octet d'une adresse IP permet de déterminer la classe de cette adresse.
Les adresses disponibles (de 0.0.0.0 à 255.255.255.255) ont donc été découpées en
plages réservées à plusieurs catégories de réseaux. Les grands réseaux sont dits de
classe A, les réseaux de taille moyenne sont de classe B, et les autres sont de classe C.
Classe
Début binaire
Valeurs
A
B
C
0…
10…
110…
1 à 126
128 à 191
192 à 223
Identificateur Identificateur
Nombre
de réseau
d’hôte
d’ordinateurs
a
a.b
a.b.c
b.c.d
c.d
d
1677214
65534
254
Les réseaux disponibles :



en classe A sont les réseaux allant de 1.0.0.0 à 126.0.0.0
en classe B sont les réseaux allant de 128.0.0.0 à 191.255.0.0
en classe C sont donc les réseaux allant de 192.0.0.0 à 223.255.255
4.4.3 Masques de sous réseau.
Il nous faut deux adresses pour identifier une machine :


une pour le réseau.
une pour l’hôte (la machine elle-même).
L'adressage qui a été choisi pour les machines ne définit qu'une seule adresse : l’adresse
IP (Internet Protocol). Il est alors nécessaire de segmenter cette adresse en deux
parties distinctes : l'une pour le réseau, et l'autre pour la machine. C'est le masque de
sous réseau qui joue le rôle de séparateur entre ces deux adresses.
Lorsqu’une station doit envoyer un paquet IP à une autre station, elle utilise son masque
de sous réseau pour déterminer si la station de destination fait partie de son réseau ou
non. Si la station de destination ne fait pas partie du réseau, la station émettrice envoie
le paquet à un routeur qui se chargera de l’acheminer.
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Le masque de sous réseau est un mot binaire de même format que l’adresse IP (32
bits) :


Les bits à 1 de ce mot binaire indiquent la partie de l’adresse IP qui forme
l’adresse réseau.
Les bits à 0 déterminent la partie retenue pour l’adresse de la machine.
Pour extraire l’adresse réseau d’une adresse IP, on écrit l’adresse et le masque en
binaire, et on effectue un ET logique entre chaque bits de même poids.
Exemples :
Un ordinateur connecté au réseau local d’une entreprise possède les paramètres
suivants :
Adresse IP :
192 . 168 . 1 . 106
Masque de sous réseau :
255 . 255 . 224 . 0
Adresse IP :
Masque de sous réseau :
Adresse du réseau :
Adresse réseau (décimal) :
Adresse de diffusion :
Adresse de diffusion
(décimal) :
11000000
11111111
11000000
192
11000000
10101000
11111111
10101000
168
10101000
00000001
11100000
00000000
0
00011111
01101010
00000000
00000000
0
11111111
192
168
31
255
Cet ordinateur appartient au réseau d’adresse : 192 . 168 . 0 . 0
Sur un réseau IP deux adresses sont toujours réservées :

La première adresse (adresse du réseau) : Elle est obtenue en effectuant un
ET bit-à-bit entre une adresse IP appartenant au réseau et le masque de sous
réseau :
Ici, l’adresse réseau est : 192.168.0.0

La dernière adresse (adresse de diffusion) : Elle est obtenue en positionnant à
1 tous les bits de l’identificateur d’hôte d’une adresse IP appartenant au
réseau :
Ici, l’adresse de diffusion est : 192.168.31.255
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L’adresse réseau comporte de 19 bits, et l’adresse de la machine 13 bits. Ce réseau
comporte donc 213 adresses. En tenant compte des deux adresses réservées le réseau
peut contenir 213 – 2 = 8190 machines.
4.4.4 Notation CIDR (Classless Inter-Domain Routing)
Cette notation donne le numéro du réseau suivi par une barre oblique (ou slash, « / ») et
le nombre de bits à 1 dans la notation binaire du masque de sous-réseau. Le masque
255.255.224.0, équivalent en binaire à 11111111.11111111.11100000.00000000, sera donc
représenté par /19 (19 bits à la valeur 1, suivis de 13 bits 0).
Exemple :
Un ordinateur connecté au réseau local d’une entreprise possède les paramètres
suivants :
Adresse IP :
192.168.2.148
Masque de sous réseau :
255.255.255.224
Adresse IP :
Masque de sous réseau :
Adresse du réseau :
Adresse réseau (décimal) :
11000000
11111111
11000000
192
10101000
11111111
10101000
168
00000010
11111111
00000010
2
10010100
11100000
10000000
128
Le masque de sous réseau possède 27 bits à 1. L’adresse en notation CIDR est :
Adresse IP (CIDR) :
192.168.2.148/27
Exercices :
1. Pour l’adresse IP 192.16.8.133/29, donner, en décimal :




Le masque de sous réseau
L’adresse réseau
L’adresse de diffusion
Le nombre maximal d’hôtes du réseau
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2. Un hôte possède l’adresse 193.222.8.98 avec pour masque de sous réseau
255.255.255.192. Il souhaite se connecter au serveur d’adresse
193.222.8.171. Les deux machines font-elle partie du même sous réseau ?
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