Généralités sur les réseaux

Généralités sur les réseaux
Généralités sur les réseaux
1 - Les réseaux informatiques
Généralités sur les réseaux
 Faire communiquer des terminaux distants avec un site central
 Relier les ordinateurs (mainframe) entre eux
 Connecter des machines terminales telles que des stations de
travail avec leurs serveurs
 Puis, intégrer
d’information
la
micro-informatique
dans
le
système
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 Dans un premier temps, ces communications étaient destinées au
transport de données informatiques classiques de gestion
 Les réseaux intègrent aujourd'hui en plus des données, le son,
l'image mais aussi la vidéo (le multimédia)
 On dénombre généralement cinq différentes catégories de réseaux
en fonction de leur champ géographique d'action
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 Les composants nécessaires au bon fonctionnement d'un réseau, ont été
définis par les normalisateurs de l'ISO au travers d’une l'architecture en
7 niveaux
 Ce découpage permet toutes les facilités propres au transport et à la
gestion des données à envoyer à une application distante
 Les 7 couches de protocoles ne sont pas toutes nécessaires pour des
réseaux qui ne veulent pas être généraux
 Chaque couche doit offrir un service à la couche supérieure et utiliser les
services de la couche inférieure. Pour cela, elle utilise un protocole qui
effectue les algorithmes nécessaires à la bonne marche des opérations.
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 Cette architecture s'appelle « Interconnexion des Systèmes
Ouverts » ou OSI (Open Systems Interconnection)
 Elle est très concurrencée par l'architecture "de fait" TCP/IP
utilisée par presque tous les constructeurs
 Ces deux modèles ont été conçus pour des réseaux d'ordinateurs
mais sont applicables à tous types de systèmes
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2 - Les réseaux de
télécommunication
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 Les industriels de la télécommunication ont une vision des
réseaux très différente de celle des informaticiens
 Les contraintes des applications supportées sont beaucoup plus
sévères que pour l’échange de fichiers
 L'application de base, la téléphonie mais aussi la visio-conférence
et le temps réel, posent des contraintes de synchronisation aux
extrémités
 Ces services correspondent à des applications « temps réel » et les
signaux doivent être remis à des instants très précis dans le temps
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 Elles sont dites « isochrones » et nécessitent un fort degré
synchronisation
 Il faut alors mettre en place un circuit physique entre l'émetteur et
le récepteur qui n'appartient qu'aux deux applications
d’extrémités
 Une bande passante importante avec des systèmes de réservation
de ressources et de priorités permettent également de supporter
les contraintes isochrones
Généralités sur les réseaux
 L’Internet : interconnexion au niveau mondial de systèmes
informatiques hétérogènes basée sur les protocoles communs
TCP/IP
 Intranet : technologies Internet au service d’une organisation
privée sur un ou plusieurs sites géographiques
 Le lien entre les différents sites est établi par le biais de lignes
spécialisées ou par un accès sécurisé à l’Internet public
 Extranet : Intranet et/ou moyens informatiques
organisation ouverts à des acteurs extérieurs
d’une
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3 – Les types de commutation
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Cinq grandes catégories de commutation :
 Les réseaux à commutation de circuits
 Les réseaux à commutation de messages
 Les réseaux à commutation de paquets
 Les réseaux à commutation de trames
 Les réseaux à commutation de cellules
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4 - Le modèle OSI
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 Au début des années 70, chaque constructeur a développé sa
propre solution réseau
 Apparurent des architectures et des protocoles privés (SNA
d'IBM, DECnet de DEC, DSA de Bull, TCP/IP du DoD,...)
 Il s'est vite avéré qu'il serait impossible d'interconnecter ces
différents réseaux « propriétaires » sans une norme internationale
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 La norme établie par l'International Standards Organization (ISO)
est la norme Open Systems Interconnection (OSI, interconnexion
de systèmes ouverts)
 Un système ouvert est un ordinateur, un terminal, un réseau,
n'importe quel équipement respectant cette norme et apte à
échanger des informations avec d'autres équipements
hétérogènes et issus de constructeurs différents
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 Le premier objectif de la norme OSI a été de définir un modèle de toute
architecture de réseau basé sur un découpage en sept couches
 Chacune de ces couches correspond à une fonctionnalité particulière
d'un réseau
 Les couches 1, 2, 3 et 4 sont dites « couches basses » et les couches 5, 6 et
7 sont dites « couches hautes »
 Les couches basses sont orientées « réseau »
 Les couches hautes sont orientées « application et utilisateur »
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Couche 7
APPLICATION
Couche 6
PRESENTATION
Couche 5
SESSION
Couche 4
TRANSPORT
Couche 3
RESEAU
Couche 2
LIAISON
Couche 1
PHYSIQUE
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 Chaque couche est constituée d'éléments matériels et/ou logiciels
 Une couche offre un service à la couche située immédiatement audessus d'elle en lui épargnant les détails d'implémentation
nécessaires
 Chaque couche n d'une machine gère la communication avec la
couche n d'une autre machine en suivant un protocole de niveau
n qui est un ensemble de règles de communication pour le service
de niveau n
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1 - Couche physique
 Elle fournit les moyens mécaniques, électriques, fonctionnels et
procéduraux nécessaires à l'activation, au maintien et à la
désactivation des connexions physiques destinées à la
transmissions des éléments binaires entre entités de liaison
 La première couche de l'architecture OSI a pour objectif de
conduire les éléments binaires jusqu'à leur destination sur un
support physique.
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 La couche physique correspond à tous les matériels et logiciels
nécessaires au transport correct des éléments binaires
 A ce niveau, il n’est pas question de messages, de données ni
d’informations
 Seule la transmission d’éléments, le plus souvent binaires, de
façon brute est prise en compte
 La transmission se fait entre deux coupleurs
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 Technologie
 Support
 Débit
 Taux d’erreur (Bit Error Rate)
 Distance
 Coût
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 Une liaison entre 2 équipements peut être simplex
(unidirectionnelle), dans ce cas il y a toujours un émetteur et un
récepteur
 C'est le cas d’un banc de mesure et d’un ordinateur recueillant les
données mesurées
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 La communication est half-duplex (bidirectionnelle à l'alternat)
quand le rôle des deux éléments peut changer
 La communication change de sens à tour de rôle (comme avec des
talkies-walkies)
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 La communication est full-duplex (bidirectionnelle simultanée)
quand les deux éléments peuvent émettre et recevoir en même
temps (comme dans le cas du téléphone)
 Une technologie de réseau telle que Ethernet correspond à du
pseudo full-duplex ou à du full-duplex selon les cas
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 La transmission de plusieurs bits peut s'effectuer en série ou en
parallèle
 En série, les bits sont envoyés les uns derrière les autres de
manière synchrone ou asynchrone
 Dans le mode synchrone l'émetteur et le récepteur se mettent
d'accord sur une base de temps (un top d'horloge) qui se répète
régulièrement durant tout l'échange
 À chaque top d'horloge un bit est envoyé et le récepteur saura
ainsi quand lui arrivent les bits
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 Dans le mode asynchrone, il n'y a pas de négociation préalable
mais chaque caractère envoyé est précédé d'un bit de « start » et
immédiatement suivi d'un bit de « stop »
 Ces deux bits spéciaux servent à caler l'horloge du récepteur
 En parallèle, les bits d'un même caractère sont envoyés en même
temps chacun sur un fil distinct
 Des problèmes de synchronisation apparaissent et cette
technologie n’est utilisée que sur de courtes distances (bus par
exemple)
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 Quel que soit le mode de transmission retenu, l'émission est
toujours cadencée par une horloge
 La vitesse de l’horloge donne le débit de la ligne en bauds , c'està-dire le nombre de tops d'horloge en une seconde
 Une ligne d'un débit de 100 bauds autorise 100 émissions par
seconde
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 Si à chaque top d'horloge un signal représentant 0 ou 1 est émis,
alors dans ce cas le débit en bit/s est équivalent au débit en baud
 Si le signal émis peut prendre 4 valeurs distinctes (0, 1, 2, 3), le
débit en bit/s sera le double de celui en baud
 L’unité bit/seconde est l’unité standard
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 Pas d’échange de données structurées
 Deux entités communicantes uniquement
 Une seule technologie
 Pas de correction d’erreur
 Pas de services évolués
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2 - Couche liaison
 La couche liaison fournit les moyens fonctionnels et procéduraux
nécessaires à l'établissement, au maintien et à la libération des
connexions entre les entités du réseau, et au transfert des unités
de données du service de liaison
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 Partage du support entre plusieurs coupleurs
 Système d’adressage physique univoque
 Structure du message (trame ou cellule)
 Détection/Correction des erreurs
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 Pas d’interconnexions de technologies hétérogènes
 Obligation d’un réseau physique unique d’où des limitations de
déploiement
 Pas de services de haut niveau
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 Pour une technologie données, le nombre maximum et minimum
de données transportées est fixe
 Il s’agit, pour le maximum, de la MTU Maximum Transmission
Unit
 Si la taille minimum n’est pas atteinte, il y aura du bourrage, le
padding
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Différentes MTU :
Technologie
Ethernet
IEEE 802.3
TokenRing
IEEE 802.4
FDDI
SMDS
X.25
Nb d'octets
1500
1492
4440 et 17940
8166
4352
9180
1007
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3 - Couche réseau
 Le rôle de la couche réseau est de fournir d'une part les moyens
d'établir, de maintenir et de libérer des connexions de réseau
entre des systèmes ouverts et, d'autre part, de donner les moyens
fonctionnels et les procédures nécessaires pour échanger, entre les
entités de transport, des unités de service de réseau
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 Interconnexion de réseaux hétérogènes
 Système d’adressage logique univoque, global
 Technique de routage
 Fragmentation
 Contrôle de flux
 Détection/Correction des erreurs
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Deux technologies possibles :
 Le mode connecté (ex. X.25.3 CCITT modèle européen)
 Le mode non connecté (ex. IP DoD modèle américain)
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 Ne permet d’atteindre qu’un coupleur et pas une application
 Ne permet d’échanger que des paquets d’octets
 Ne permet pas une optimisation du contrôle des flux de données
 N’assure pas toujours la sécurité du transport des données (cas
d’IP)
 Pas de services évolués si ce n’est l’acheminement des paquets de
données
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 4 – Couche transport
 La couche transport doit assurer un transfert de données entre les
entités de session, ce transport devant être transparent, c'est à dire
indépendant de la succession des caractères et même des
éléments binaires transportés
 Le service de transport doit optimiser l'utilisation des
infrastructures sous-jacentes pour obtenir un bon rapport
qualité/rapidité
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 Transport de bout en bout de données structurées telles que des
fichiers, des enregistrements ou des flux d’informations
 Transport sécurisé des données
 Optimisation du transport indépendamment des réseaux sousjacents
 Détection/Correction des erreurs
 Dernière des couches basses, orientée réseau et optimisant le
réseau
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5 – Couche session
 Les couches session, présentation et application constituent les
couches hautes du modèle OSI
 Elles offrent des services orientés vers les applications et les
utilisateurs alors que les couches basses sont concernées pas la
communication fiable de bout en bout
 Elles considèrent que la couche transport fournit un canal fiable
de
communication
et
ajoutent
des
caractéristiques
supplémentaires pour les applications
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 Le rôle de la couche session est de fournir aux entités de
présentation les moyens nécessaires pour organiser et
synchroniser leur dialogue
 Pour arriver à ce but, la couche session doit fournir les services
nécessaires à l'établissement d'une connexion, de son maintien et
de sa libération, et les moyens pour contrôler les interactions
entre les entités de présentation
Généralités sur les réseaux
 Pour ouvrir une session avec un processus distant, la couche
session doit posséder une chronologie d’événements en accord
avec le processus distant
 Les informations échangées doivent être compréhensibles des
deux côtés de la communication
 On parle de sessions d’applications ou de sessions utilisateurs
 Les deux processus communicant, s’accordent à échanger de
l’information
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Exemples :
 Ouverture de sessions FTP (Commandes open @, close, USER
toto, PASS passwd)
 Ouverture de sessions Telnet (Options, fonctions et commandes
du shell)
 Appels des sockets en C ou Java
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6 – Couche présentation
 La couche présentation se charge de la syntaxe des informations
que les entités d'application se communiquent
 Elle joue un rôle important dans un environnement de systèmes
d’exploitation et de logiciels hétérogènes
 C'est un intermédiaire indispensable pour une compréhension
commune de la syntaxe des documents qui sont transportés par le
réseau
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 La couche présentation procure un langage syntaxique commun à
l'ensemble des utilisateurs et des applications connectés
 Si Z est le langage commun, et si une machine X veut échanger
avec une machine Y, elles utiliseront des traducteurs X<-> Z et
Y<->Z
 Il est possible, au niveau de la couche présentation, d’implanter
des techniques de compression et de chiffrement de données
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 ASCII
 EBCDIC
 UNICODE
 XML
 ASN.1
 IDL
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7 – Couche application
 Cette couche donne aux processus d'application le moyen
d'accéder à l'environnement OSI
 La couche application ne correspond pas à l’application ellemême
 Il s’agit d’un point d’entrée de programmation
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 En 1987, la normalisation d'une structure globale a été définie : la
structure de la couche application ou A.L.S. (Application Layer
Structure)
 Il s’agit d’une norme internationale de l'ISO
 L'entité d'application fait appel à des éléments de service
d'application ou A.S.E. (Application Service Element)
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Exemples d’A.S.E. :
 A.C.S.E. (Association Control Service Element) contient les
fonctionnalités de base pour mettre en communication deux
processus indépendamment de leur localisation
 C.C.R. (Commitment, Concurrency and Recovery) contient les
fonctionnalités pour pouvoir maintenir la cohérence de bases de
données réparties ou dupliquées
 R.T.S. (Reliable Transfer Service) contient les fonctionnalités
nécessaires pour assurer une communication secourue. En
d'autres termes, les pannes doivent être transparentes pour
l'utilisateur
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 M.H.S. (Message Handling System) contient les fonctionnalités
pour effectuer de la messagerie électronique en mode non
connecté
 F.T.A.M. (File Transfer, Access and Management) contient les
fonctionnalités nécessaires pour un transfert de fichiers et leur
manipulation à distance
 V.T. (Virtual Terminal) permet la présentation normalisée d'un
terminal connecté sur un réseau
 R.D.A. (Remote Database Access) propose un accès à distance sur
des bases de données
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Exemples non normalisés par l’ALS :
 Les appels de fonctions RPC (Remote Procedure Calls) comme la
recherche d'une machine ou le chargement d'une arborescence
 Les API (Application Program Interface)
 Les commandes SQL
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