Les réseaux

Comment faire communiquer
des équipements
informatiques pour qu’ils
échangent des informations
Thierry Schanen
Les réseaux
Thierry Schanen
Sommaire
1. Problématiques de la communication
de la l’information
2. Un besoin de communiquer en
réseau
3. Modèles de couches
4. Adressage des stations
5. Circulation des données
6. Protocoles
7. Structure et topologie des réseaux
8. Aspect matériel
1- Problématiques de la
communication de
l’information
Thierry Schanen
De nouveaux besoins…
Communiquer l’information
Convergence de plusieurs problématiques :
Thierry Schanen
1. Les systèmes comportent de plus en
plus de capteurs.
2. Les données sont de plus en plus riches
(moins d’infos Tout ou Rien et plus
d’informations analogiques ou
numériques).
 Un flux de données de plus en plus
volumineux entre le système physique
et son organe de commande.
Communiquer l’information
Thierry Schanen
Convergence de plusieurs problématiques :
3. Décentralisation, éloignement de la
commande.
 Risque de perte de qualité dans la
transmission de l’information.
 Complexité et coût du câblage : « une
information = un fil » n’est plus possible.
Communiquer l’information
Convergence de plusieurs problématiques :
4. Traitement des informations de plus en
plus complexe.
Thierry Schanen
 Traitement numérique de l’information
prédominant.
Communiquer l’information
Convergence de plusieurs problématiques :
5. Mutualisation des ressources, échange
de données, supervision à distance.
Thierry Schanen
 Nécessité d’un dialogue entre les
appareils.
Communiquer l’information
Convergence de plusieurs problématiques :
Thierry Schanen
6. Offre de plus en plus vaste quant aux
appareils, marques, types …
 Transparence pour l’utilisateur.
 Compatibilité.
 Standardisation des connexions.
Communiquer l’information
Thierry Schanen
Exemple dans l’automobile :
Les nouvelles normes (antipollution, sécurité…) et
les demandes de confort croissantes entraînent une
augmentation des fonctions électroniques et donc
des capteurs et des traitements (climatisation, ABS,
aide à la navigation …)
Sur un véhicule haut de gamme, le câblage de
l’ensemble des éléments représente un faisceau
d’environ :
• 2 km,
• 40 kg,
• 1800 connections.
Problèmes de coût,
encombrement, fiabilité,
diagnostique.
Communiquer l’information
Exemple dans l’automobile :
CAPTEUR
CHOC PIETON
D
1,2,
3
SATELLITE
FRONTAL D
1
CAPTEUR
PRECRA SH
FRONTAL
2
P
R
I
N
C
I
P
A
L
Thierry Schanen
FIBRE
OPTIQUE
PIETON
CAP
OT
ACTI SAC
F GENOUX
SAC GONF.
PASSAGER
POINT DE
MASSE
N°40
CLEF
INHIB
PASSAGE
R
CO
V
POINT DE
MASSE
N°54
CAPTEUR
DE MASSE
PASSAGER
4
,
5
FAISCEAU PLANCHE DE
BORD
POINT DE
MASSE
N°31
CAPTEUR
CHOC PIETON
G
SAC GONF.
CONDUCTE
UR
BOITIER
RBG
Planc
habita
he
cle
de
CAPTEUR
bordGLISSIERE
NAPPES
D’ASSISSE ET
DORSALE
SAC LATERAL
CONDUCTEUR
B
SIALLUMEUR
CAPOT ACTIF
G
Doc PSA
CAPTEUR
GLISSIERE
PASSAGER
SAC
CONDUCTE
GENOUX
UR
CAPTEUR
CONDUCTE
UR DE MASSE
CONDUCTE
UR
COM
2000
3
SATELLITE
FRONTAL G
ARD
ENROULEUR
REVERSIBLE PASS
SATELLITE
LATERAL
ARD
SAC
LATERAL
PASSAGER
NAPPES
D’ASSISSE ET
DORSALE
PASSAGER
PASSAGER
F
A
I
S
C
E
A
U
FAISCEAU PORT E
SATELLITE CAPTEUR
LATERAL PRECRA SH
LATETAL D
AVD
ALLUMEUR
CAPOT ACTIF
D
SATELLITE
LATERAL
AVG
CO
V
F
A
I
S
C
S
I
E
G
E
SAC
LATERAL
ARD
PRETENSIONN
EUR ARD
PRETENSIONN
EUR
PASSAGER
Bouclage
pass
vers BSI
4
4
8
,
ARCEAU
D
5
FAISCEAU HABIT ACLE
P 7ARCEAU
8 9 G
A
S
S
5
7
1
9
F
A
I
S
C
S
POINT DE
MASSE I
N°xy
N°xy E
ENROULEUR
G
REVERSIBLE
CAPTEUR
E
COND
PRECRA SH
LATETAL G
C
O
N
D
PRETENSIONN
EUR
CONDUCTEUR
PRETENSIONN
EUR ARG
FAISCEAU PORT E
ARG
SAC
LATERAL
ARG
Thierry Schanen
Conséquences
1. Nécessité d’une mise en réseau des
ressources : du capteur et du préactionneur à
l’ordinateur (du bus de terrain à Internet).
2. La communication par liaison de type série
(USB, firewire, Ethernet, CAN…) s’impose au
détriment des liaisons parallèles
(CENTRONIC, cartes E/S API…).
3. Suite de protocoles communs à tous les
appareils rendant la communication
« transparente » pour l’utilisateur et les
appareils interchangeables.
4. Fédéralisation des réseaux locaux.
Thierry Schanen
Exemple dans l’automobile
Doc Mercedes
Le réseau…
Un réseau est un groupe
d’ordinateurs, de périphériques et
d’autres appareils reliés entre-eux
pour échanger et partager :
• des informations,
Thierry Schanen
• des ressources,
• des périphériques.
2- Un besoin de communiquer
…en réseau
Thierry Schanen
Des solutions : OSI, TCP-IP…
Pour une bonne communication
Thierry Schanen
1. Présentation
2. Analogie
Pour une bonne communication
Pour qu’une communication d’informations fonctionne il
faut établir quelques règles simples.
Dans une conversation, par exemple, il convient de ne
pas parler en même temps, de parler la même langue, de
parler du même sujet…
Ok ok !
Connaissance
Sujet
Connaissance
Bla
bla bla
Thierry Schanen
Compréhension
Compréhension
Règles
Langue
(vocabulaire
et grammaire)
Règles
Support
Parole
(prononciation
et articulation)
Support
Médium (voix)
Pour une bonne communication
Les principes ainsi définis constituent un ensemble
• de couches (connaissance, règles, support),
• et de protocoles (sujet, langue, parole).
Connaissance
Sujet
Thierry Schanen
Compréhension
Connaissance
Compréhension
Règles
Langue
(vocabulaire
et grammaire)
Règles
Support
Parole
(prononciation
et articulation)
Support
Médium (voix)
Analogie
Attention !
Ce qui suit est une analogie pour
mettre en place les connaissances
utiles pour la suite.
Thierry Schanen
Elle ne correspond pas à la réalité
des échanges entre ordinateurs.
Analogie
Thierry Schanen
Vous souhaitez jouer à un jeu de cartes par un réseau
comprenant plusieurs ordinateurs.
Lorsque vous jouez une carte, la machine de votre
adversaire doit savoir quelle carte vous avez jouée afin de
l’afficher sur son écran.
Admettons que vous jouez le roi de cœur :
Analogie
On décide que la représentation de cette carte
pour la machine sera “RC”, et le fait de jouer la
carte se notera “j”.
Thierry Schanen
Donc, il faut faire parvenir l’information “jRC” à
l’ordinateur de l’adversaire.
jRC
Analogie
Thierry Schanen
Il est probable que sur l’ordinateur de votre adversaire,
d’autres applications soient en service et connectées sur
le réseau.
Il faut donc préciser pour l’ordinateur qui recevra
l’information quel est le programme qui utilise cette
information.
On va donc ajouter l’information “j1” pour dire “jeu de
cartes, fenêtre 1”.
Les informations seront rajoutées devant les données. Ce
qui donne “j1jRC”.
j1
jRC
Analogie
On va maintenant préciser quel codage a été utilisé pour
représenter cette chaîne de caractères,
par exemple l’ASCII, noté “a”.
Thierry Schanen
On aura donc “aj1jRC”.
a j1
jRC
Analogie
Il n’est pas possible d’envoyer l’information “aj1jRC”
directement sur le réseau car les autres machines du
réseau ne vont pas comprendre le sens du message.
Il faut donc donner l’adresse du destinataire qui peut se
présenter sous la forme du nom de l’utilisateur. Si votre
adversaire s’appelle Paul, ceci donne “Paulaj1jRC”.
Thierry Schanen
Ainsi, seule la machine qui répond à l’adresse Paul va
récupérer le message et le processus va se dérouler à
l’envers jusqu’à ce que l’application visée affiche la carte
jouée.
Paul a j1
jRC
Analogie
Le message complet comporte les données avec leur
codage pour chaque étape du processus.
Chaque paquet est « encapsulé » dans un paquet plus
grand.
Thierry Schanen
Paul a j1
jRC
Le protocole permet, pour chaque niveau, de définir
comment les informations vont être écrites.
Le modèle de couches permet de dire dans quel ordre ces
protocoles doivent être utilisés.
3- Modèles de couches
Thierry Schanen
Des besoins de standardisation
naissent des modèles
de structures de communication
Pour une bonne communication
Thierry Schanen
1. Modèles OSI et TCP-IP
2. Le modèle OSI
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Couche physique
Couche liaison de données
Couche réseau
Couche transport
Couche session
Couche présentation
Couche application
3. Le modèle TCP-IP
Modèles OSI et TCP-IP
La communication sur réseau fonctionne
sur le même principe.
Afin de rendre les logiciels indépendants du
matériel, l’ensemble du processus de
communication est découpé en couches,
chacune :
Thierry Schanen
• assurant une fonction précise,
• utilisant un protocole de communication
parfaitement codifié.
Modèles OSI et TCP-IP
Entre deux appareils reliés, les couches
doivent être les mêmes et pouvoir
communiquer avec le même protocole.
Thierry Schanen
Les premiers réseaux étaient développés
autour de structures et protocoles
propriétaires (IBM, DEC…) et ne pouvaient
pas, de ce fait, être connectés.
Modèles OSI et TCP-IP
L’ISO (International Standards Organisation)
a développé le modèle OSI (Open Systems
Interconnection), modèle théorique qui doit
permettre l’interconnexion avec des systèmes
hétérogènes.
Thierry Schanen
Il se décompose en 7 couches, chacune en
charge d’un aspect de la communication.
TCP-IP est un modèle fonctionnel à-même de
communiquer sur Internet et qui s’appuie en
partie sur le modèle OSI.
Le modèle OSI
Thierry Schanen
Le modèle OSI est organisé autour d’un empilage de 7 couches :
Lorsque les données
sont transférées dans
le réseau,
elles parcourent
toutes les couches de
7 à 1 en étant
enrichies de
nouvelles informations
à chaque couche
traversée.
Lorsqu’elles atteignent
le destinataire,
le processus est
inversé et chaque
couche peut diriger
l’information vers le
bon protocole amont.
7 application
6 présentation
protocole
protocole
application
présentation
5
session
protocole
session
4
transport
protocole
transport
3
réseau
protocole
réseau
2
liaison de
données
protocole
liaison de
données
1
physique
informations
physique
Hôte A
Hôte B
Thierry Schanen
Couche application
7
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
Interface entre l’utilisateur et
le réseau :
• courrier électronique,
• transfert de fichier,
• affichage de pages web,
•…
message
Thierry Schanen
Couche présentation
7
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
Convertit les informations
d’un format à un autre (ex.
ASCII) afin d’assurer
l’indépendance entre
l’utilisateur et le transport.
Conversion, cryptage,
compression…
message
Thierry Schanen
Couche session
7
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
Fiabilise la communication
entre les ordinateurs ou
périphériques.
Gère les tours de parole entre
les applications qui doivent
coopérer.
Synchronise la communication.
message
Thierry Schanen
Couche session
7
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
port
C’est au niveau de la
couche session que sont
ouverts les ports de
communication (sockets
sous Windows).
Le lien avec l’extérieur
dépend donc de cette
couche.
message
Thierry Schanen
7
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
TRAITEMENT
Traitement des messages
L’ensemble des trois
couches assure la collecte
des données au niveau de
l’utilisateur et leur mise en
forme afin d’assurer leur
transmission à l’application
de destination.
message
Thierry Schanen
Couche transport
7
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
Gère l’ensemble du
processus de connexion.
Corrige les erreurs de
transmission et vérifie le bon
acheminement des données.
Optimise l’utilisation de la
couche réseau.
message
Thierry Schanen
Couche réseau
7
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
Identifie les ordinateurs
connectés au réseau et
détermine comment les
informations doivent être
dirigées.
Service de routages
déterminant un chemin à
l’intérieur du réseau maillé.
Contrôle du flux pour ne pas
saturer le réseau.
L’unité d’information est le
paquet.
message
Thierry Schanen
Couche liaison de données
7
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
Assure une liaison fiable par une
bonne synchronisation et une
détection d’erreurs.
Responsable des transferts sans
erreurs des trames, ce qui
nécessite l’implantation de code
de détection et de correction
d’erreurs.
Contrôle de flux afin d’éviter
l’engorgement.
Séquence les informations
(numérotation des trames).
message
Thierry Schanen
Couche physique
7
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
Transmet les bits de façon
brute et sûre.
Définit les caractéristiques
électriques du signal, et
mécaniques des
connecteurs…
Se situe donc au niveau du
signal électrique.
Aspect matériel : modem,
carte réseau, câbles et
connexion…
message
Communication de base
application
6
présentation
5
session
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
TRANSPORT
Thierry Schanen
7
L’ensemble de ces 4
couches permet le
transport physique du
message dans le
respect d’un certain
nombre de règles de
« bonne conduite »
sur le réseau.
message
Thierry Schanen
Le modèle TCP-IP
5
application
4
transport
3
réseau
2
liaison de
données
1
physique
Le modèle TCP-IP,
adapté à la
communication sur
Internet n’utilise
que 5 couches.
4- Adressage des stations
Thierry Schanen
L’information est mise en forme,
les données sont fragmentées,
les trames sont constituées,
les bits circulent dans les fils…
Mais comment trouver le destinataire ?
Adressage
1. Présentation
2. Adressage physique (Ethernet, MAC)
3. Adressage logique (IP)
1. Adresses IP particulières
4. Classes de réseaux
1. Classe A
2. Classe B
3. Classe C
Thierry Schanen
5. Attribution des adresses IP
1. Adresses réservées
6. Masques de sous-réseau
7. Acheminement des données
Adressage
Afin de diriger les informations vers le bon
destinataire, il est nécessaire d’affecter une
adresse différente dans le réseau à chaque
ordinateur ou périphérique.
Thierry Schanen
Les appareils sont identifiés par un numéro ou
une adresse et les données qui circulent sont
accompagnées de ce « numéro adresse » pour
que seul l’appareil concerné les réceptionne.
Adressage physique
Sur un réseau chaque élément est affecté d’un
numéro unique l’identifiant physiquement.
Cette adresse physique (adresse MAC – Media
Access Control) est représentée par une suite de
6 octets.
0.80.91.79.40.202
(hexa : 00.50.5B.4F.28.CA)
Thierry Schanen
Les bits de poids fort indiquent le constructeur.
Les bits de poids faible indiquent le numéro de
série ou un identifiant unique de la carte.
Adressage physique et logique
L’adresse MAC permet à tous les coups
d’identifier la machine.
Thierry Schanen
Cependant les applications doivent éviter
d’utiliser cette adresse car il faudrait la
changer dés lors qu’on change un ordinateur
ou une carte dans le réseau.
Aussi, les applications travaillent avec une
adresse logique, immuable, et maintiennent à
jour une table de correspondance entre
adresses physiques (MAC) et adresses
logiques (IP).
Adressage logique - IP
Sur un réseau de type Ethernet, les ordinateurs
communiquent entre eux grâce au protocole
TCP-IP qui utilise des adresses de 32 bits, que
l'on écrit sous forme de 4 nombres :
Thierry Schanen
a.b.c.d
où chaque nombre représente un nombre entre 0
et 255.
Il ne doit pas exister deux ordinateurs sur le
même réseau ayant la même adresse IP.
Déchiffrage d’une adresse IP
• Une partie des nombres à gauche désigne le
réseau (on l'appelle net-ID).
• Les nombres restant à droite désignent les
ordinateurs de ce réseau (on l'appelle hostID)
192.168.20.2
Thierry Schanen
Net-ID
Host-ID
Déchiffrage d’une adresse IP
Exemple
Internet est représenté ci-dessus par deux petits réseaux.
Le réseau de gauche est identifié par le net-ID 194.28.12 et il contient
les ordinateurs : 194.28.12.1 à 194.28.12.4.
Celui de droite a le net-ID 178.12.77 et comprend les ordinateurs :
178.12.77.1 à 178.12.77.4
Thierry Schanen
interne
t
Adresses IP particulières
Lorsque l’host-ID est à 0, on obtient l'adresse réseau :
194.28.12.0 est une adresse réseau et on ne peut donc
pas l'attribuer à un des ordinateurs du réseau.
Thierry Schanen
Lorsque tous les bits de la partie host-ID sont à 1, on
obtient ce que l'on appelle l'adresse de diffusion
(broadcast), c'est-à-dire une adresse qui permettra
d'envoyer le message à toutes les machines situées sur le
réseau spécifié par le net-ID.
Ainsi, sur le réseau 192, les adresses 192.0.0.0 et
192.255.255.255 sont réservées.
L'adresse 127.0.0.1 est appelée adresse de boucle locale
(en anglais localhost), car elle désigne la machine locale.
Les classes de réseau
Thierry Schanen
Les adresses IP sont réparties en
classes, selon le nombre d'octets
qui représentent le réseau (taille du
net-ID).
Les classes de réseau
Classe A
Le premier octet représente le réseau et son bit de poids fort est à
zéro, ce qui signifie qu'il y a 27 possibilités de réseaux (00000000 à
01111111).
Le réseau 0 (00000000) n'existe pas et le nombre 127 est réservé
pour désigner la machine locale.
Les réseaux disponibles en classe A sont donc les réseaux allant de
1.0.0.0 à 126.0.0.0
Thierry Schanen
Les trois octets de droite représentent les ordinateurs du réseaux, le
réseau peut donc contenir:
224-2 = 16777214 ordinateurs.
Une adresse IP de classe A, en binaire, ressemble à ceci:
0xxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
Réseaux
Ordinateurs
Les classes de réseau
Classe B
Les deux premiers octets représentent le réseau avec les premiers
bits valant 1 et 0, ce qui signifie qu'il y a 214 possibilités de réseaux
(10000000 00000000 à 10111111 11111111 ) c’est à dire 16384.
Les réseaux disponibles en classe B sont donc les réseaux allant de
128.0.0.0 à 191.255.0.0
Thierry Schanen
Les deux octets de droite représentent les ordinateurs du réseaux, le
réseau peut donc contenir :
216-2 = 65534 ordinateurs.
Une adresse IP de classe B, en binaire, ressemble à ceci :
10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
Réseaux
Ordinateurs
Les classes de réseau
Classe C
Les trois premiers octets représentent le réseau avec les premiers
bits valant 1, 1 et 0, ce qui signifie qu'il y a 221 possibilités de réseaux
c’est à dire 2 097 152.
Les réseaux disponibles en classe C sont donc les réseaux allant de
192.0.0.0
à
223.255.255.0
Thierry Schanen
L’octet de droite représente les ordinateurs du réseaux, le réseau
peut donc contenir :
28-2 = 254 ordinateurs.
Une adresse IP de classe C, en binaire, ressemble à ceci :
10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
Réseaux
Ordinateurs
Thierry Schanen
Attribution des adresses IP
Le but de la division des adresses IP en trois
classes A,B et C est de faciliter la recherche d'un
ordinateur sur le réseau.
En effet, avec cette notation, il est possible de
rechercher dans un premier temps le réseau que
l'on désire atteindre puis de chercher un
ordinateur sur celui-ci.
Ainsi l'attribution des adresses IP se fait selon la
taille du réseau.
Les adresses de classe A sont réservées aux très
grands réseaux, tandis que l'on attribuera les
adresses de classe C à des petits réseaux.
Thierry Schanen
Adresses réservées
Si un réseau est connecté à Internet, l’attribution de
l’adresse IP des machines reliées à l’extérieur ne peut se
faire sans prendre en compte toutes les adresses déjà
occupées.
Il est possible d’obtenir auprès de l’Internic une adresse
fixe, libre. Tous les autres ordinateurs du réseau ayant
cependant besoin d’une adresse IP, l’Internic a défini une
série d’adresses IP à utiliser dans les réseaux locaux qui
n’interfèreront pas avec les adresses réservées au WEB.
• 10.0.0.1 à 10.255.255.254
• 172.16.0.1 à 172.31.255.254
• 192.168.0.1 à 192.168.255.254
Aucune autre adresse ne doit être utilisée dés lors que la
machine est connectée à Internet
Masque de sous réseau
Un masque réseau se présente
comme une adresse IP, il comprend
(dans sa notation binaire) des zéros
aux niveaux des bits du host-ID et des
1 au niveau de ceux du net-ID.
Thierry Schanen
Le masque permet de connaître le
réseau associé à une adresse IP.
Masque de sous réseau
Exemple : pour connaître l'adresse du réseau associé à l'adresse IP
34.56.123.12 (classe A) on applique un masque dont le premier octet
ne comporte que des 1, puis des 0 sur les octets suivants.
Le masque est 11111111.00000000.00000000.00000000 donc
255.0.0.0
Thierry Schanen
La valeur binaire de 34.208.123.12 est :
00100010.11010000.01111011.00001100
Un ET entre
et
donne
00100010.11010000.01111011.00001100
11111111.00000000.00000000.00000000
00100010.00000000.00000000.00000000
C'est-à-dire 34.0.0.0
Masque de sous réseau
En généralisant, on obtient les masques suivants pour
chaque classe :
Pour une adresse de Classe A,
le masque est 255.0.0.0
Thierry Schanen
Pour une adresse de Classe B,
le masque est 255.255.0.0
Pour une adresse de Classe C,
le masque est 255.255.255.0
Acheminement des données
Les ordinateurs du réseaux ont tous une passerelle par défaut.
C’est à elle qu’ils s’adressent quand il ne savent pas où
envoyer les données...
Pour envoyer une donnée sur le réseau, l’ordinateur commence
par demander à ses voisins s’ils sont concernés.
Si ce n’est pas le cas, il envoie les données à sa passerelle qui
est généralement le routeur le plus proche.
Le routeur regarde l’adresse IP et la compare avec celles qu’il
connaît. S’il ne la trouve pas, il l’envoie vers sa propre
passerelle qui est un autre routeur plus important.
Thierry Schanen
Le routeur est capable d’analyser une partie de l’adresse.
Par exemple, si l’adresse est 180.155.1.200 et qu’il ne la
connaît pas, peut-être a t’il une information sur 180.155.x.x ou
180.x.x.x et saura donc où envoyer la trame.
Ainsi, de routeurs en routeurs, les trames se baladent jusqu’à
destination.
5- Circulation des données
Émetteurs et récepteurs sont identifiés,
le réseau se construit,
Thierry Schanen
mais comment circulent les informations ?
La trame Ethernet
Thierry Schanen
Les informations qui circulent sur le réseau
Ethernet sont regroupées par trames :
00
00
14
67
77
50
3c
01
68
61
bf
00
08
69
62
4f
c7
00
6a
63
28
00
36
6b
64
ca
00
5c
6c
65
00
80
02
6d
66
d0
01
00
6e
67
59
91
15
6f
68
9c
f6
00
70
69
2f
c0
61
71
97
00
62
72
08
14
63
73
00
02
64
74
45
c0
65
75
00
00
66
76
La trame Ethernet
Les trames Ethernet respectent toutes la même
structure.
• Les 14 premiers octets constituent l’entête de
la trame.
Thierry Schanen
• Tous les octets suivants (de 46 à 1500) sont les
données véhiculées par la trame.
00
00
14
67
77
50
3c
01
68
61
bf
00
08
69
62
4f
c7
00
6a
63
28
00
36
6b
64
ca
00
5c
6c
65
00
80
02
6d
66
d0
01
00
6e
67
59
91
15
6f
68
9c
f6
00
70
69
2f
c0
61
71
97
00
62
72
08
14
63
73
00
02
64
74
45
c0
65
75
00
00
66
76
La trame Ethernet
Adresse MAC
de destination
Adresse MAC
Entête
de la source
6 octets
6 octets
Données
Protocole
Données
encapsulées dans
la trame Ethernet
2 oct.
(46 à 1500 octets)
Thierry Schanen
Entête Ethernet (14 octets)
00
00
00
14
67
77
50
50
3c
01
68
61
bf
bf
00
08
69
62
4f
4f
c7
00
6a
63
28
28
00
36
6b
64
ca
ca
00
5c
6c
65
00
80
02
6d
66
d0
01
00
6e
67
59
91
15
6f
68
9c
f6
00
70
69
2f
c0
61
71
97
00
62
72
08
08
14
63
73
00
00
02
64
74
45
c0
65
75
00
00
66
76
Thierry Schanen
6- Les protocoles
La communication est organisée
et les données structurées en trames,
mais elle n’est possible que si émetteur
et récepteur se comprennent.
Quelles règles pour chaque couche ?
Les protocoles
Thierry Schanen
1.
2.
3.
4.
5.
Définitions
Les protocoles TCP-IP
Protocole IP
Protocole TCP
Protocoles HTTP, FTP, SMTP, DNS
Les protocoles
Un protocole est une méthode standard qui
permet la communication entre deux
machines,
c'est-à-dire un ensemble de règles et de
procédures à respecter pour émettre et
recevoir des données sur un réseau.
Thierry Schanen
Il en existe plusieurs selon ce que l'on attend
de la communication.
Certains protocoles seront spécialisés dans
l'échange de fichiers, d'autres pourront servir
à gérer simplement l'état de la transmission et
des erreurs…
Thierry Schanen
Les protocoles TCP-IP
HTTP
FTP
SMTP
DNS
5
application
4
transport
3
réseau
IP
2
liaison de
données
Ethernet
1
physique
TCP
MAC
signal électrique
Sur Internet, les
protocoles utilisés
font partie d'une
suite de protocoles,
c'est-à-dire un
ensemble de
protocoles reliés
entre-eux.
Cette suite de
protocole s'appelle
TCP-IP.
Le protocole IP
IP = Internet Protocol
Le protocole IP permet l'élaboration et le transport
des datagrammes IP (les paquets de données) sans
toutefois en assurer la « livraison ».
Thierry Schanen
Les datagrammes sont des données encapsulées,
c'est-à-dire des données auxquelles on a ajouté une
en-tête correspondant à des informations sur leur
transport (telle que l’adresse IP de destination).
Le protocole IP traite les datagrammes IP
indépendamment les uns des autres en définissant
leur représentation, leur routage et leur expédition.
Le protocole IP
IP est identifié par le code protocole 08 00.
Les octets de données sont répartis en 7 champs :
1- Paramétrage (infos sur le protocole lui même).
2- Durée de vie (nombre de routeurs maximum autorisé).
3- Protocole qui a servi à créer le paquet de données
4- Checksum de l’entête.
5- Adresse IP de la source.
6- Adresse IP de destination.
7- Données.
données
Thierry Schanen
MAC cible
MAC source
Prot.
08
00
45 00 00 3c 00 c7 00 00 vie
P
C.sum
IP source
IP cible
Données
Le protocole IP
Exemple d’un datagramme IP.
1- Les adresse Ethernet sont connues…
2- La durée de vie est fixée à 80 (hexadécimal).
3- Le protocole qui a servi à créer le datagramme est ICMP
4- Checksum de l’entête.
5- Adresse IP de la source.
6- Adresse IP de destination.
7- Données issues du protocole ICMP…
données
Thierry Schanen
00 50
bfcible
4f 28 ca 00 d0
9c 2f 97 08
Prot.
00
MAC
MAC59source
45 00 00 3c 00 c7 00 00 vie
80
C.sum
f6
01
P 91
c0
14 02
IP00
source
c0IP00cible
14 01
08 00 36 5c Données
02 00 15 00 61 62…
Le protocole TCP
TCP = Transmission Control Protocol
= protocole de contrôle de transmission
TCP est un des principaux protocoles de la couche
transport du modèle TCP-IP.
Thierry Schanen
Il permet, au niveau des applications, de gérer les
données en provenance (ou à destination) de la
couche IP.
TCP permet à deux machines qui communiquent de
contrôler l'état de la transmission.
Le protocole TCP
Grâce au système d'accusés de réception du protocole
TCP, les applications peuvent communiquer de façon
sûre, indépendamment des couches inférieures.
Cela signifie que les routeurs ont pour seul rôle
d'acheminer les données sans se préoccuper de leur
contrôle.
Thierry Schanen
Lors d'une communication à travers le protocole TCP, les
deux machines doivent établir une connexion. La machine
émettrice est appelée « client », tandis que la machine
réceptrice est appelée « serveur ». On dit qu'on est alors
dans un environnement « client-serveur ».
Les machines dans un tel environnement communiquent
en full-duplex, c'est-à-dire que la communication se fait
dans les deux sens.
D’autres protocoles…
Il existe un grand nombre d’autres protocoles dans la
suite TCP-IP. Parmi les plus courants on rencontre :
HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)
Transfert de fichiers contenant les codes de création de
pages web.
FTP (File Transfer Protocol)
Transfert de fichiers.
Thierry Schanen
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
Transfert de courrier électronique.
DNS (Domain Name Service)
Conversion d’un nom d’hôte web en adresse IP.
7- Structure
et topologie des réseaux
Tout est en place pour communiquer !
Thierry Schanen
Mais concrètement…
Positionnement des principaux
réseaux et bus
Thierry Schanen
Pilotage de
machine
Pilotage de
processus
Réseaux informatiques
(Data Bus)
Réseaux locaux industriels
(Field Bus)
Bus de terrain
(Device Bus)
Bus capteurs
actionneurs
(Sensor Bus)
CANopen
FIPWAY
FIPIO
Ethernet
Modbus Plus TCP/IP
Profibus-DP Modbus
DeviceNet
Interbus
Modbus
AS-i
Simples
Evolués
Ethernet
TCP/IP
FTP HTTP
Structure et topologie des réseaux
1. Types de réseaux
Thierry Schanen
1.
2.
3.
4.
5.
2.
3.
4.
5.
SAN
PAN
LAN ou RLE
MAN
WAN
Topologie bus
Topologie anneau
Topologie étoile
Caractéristiques des réseaux
Types de réseaux
SAN (Short Area Network) : structure
d’interconnexion.
Très haut débit et fiabilité maximum.
Thierry Schanen
• Bus de terrain : réseaux organisés autour d’un
API et d’îlots de capteurs et préactioneurs
(exemples : CAN, profibus…)
• Réseaux de très courte distance fédérant les
périphériques d’un ordinateur (IDE, SCSI,
USB…)
Types de réseaux
PAN (Personnal Area Network)
Thierry Schanen
• Interconnexion des équipements
personnels (ordinateur portable, PDA,
web-cam…)
Types de réseaux
LAN (Local Area Network)
RLE (Réseau Local d’Entreprise)
• Réseau local qui relie des ordinateurs ou
des périphériques proches les uns des
autres.
Thierry Schanen
• Nombre d’ordinateurs limité.
Types de réseaux
MAN (Metropolitan Area Network)
Thierry Schanen
• Réseau interconnectant quelques
bâtiments à l’échelle d’une ville
Types de réseaux
WAN (Wide Area Network)
• Réseau étendu reliant les LAN et MAN
répartis dans le monde entier (Internet,
Transpac par exemple).
Thierry Schanen
• Dans cette catégorie, on retrouve le
réseau terrestre et le réseau satellitaire.
Types de réseaux
WAN (Wide Area Network)
Routeurs
LAN 1
MAN 1
WEB
Thierry Schanen
LAN 2
Topologie des réseaux
Bus (parfois appelé épine dorsale)
Thierry Schanen
Les ordinateurs sont tous reliés au même câble. Les
informations parcourent l’ensemble du câble et un seul
ordinateur peut transférer des données à la fois.
Topologie des réseaux
Bus (parfois appelé épine dorsale)
• Lorsqu’une connexion est défaillante (carte, câble…),
l’ensemble du réseau est affecté.
• Chaque extrémité du câble doit disposer d’un bouchon
de terminaison qui empêchent les signaux d’être ré-émis
dans l’autre sens afin de libérer la parole pour une autre
Thierry Schanen
machine.
Topologie des réseaux
Anneau
Thierry Schanen
Les ordinateurs sont reliés
par un même câble
circulaire ininterrompu. Les
informations parcourent
l’anneau dans un seul sens
jusqu’à atteindre leur cible.
Topologie des réseaux
Thierry Schanen
Anneau
En cas de défaillance d’un nœud,
tous les ordinateurs situés avant
le secteur en panne peuvent
continuer à communiquer (dans
un seul sens et dans le cas où il
n’y a pas besoin de retour
d’information).
Ce problème est en partie réglé
par les structures en double
boucle où les données circulent
dans un sens dans une boucle et
dans l’autre dans le seconde
boucle.
Topologie des réseaux
Etoile
Thierry Schanen
Les ordinateurs sont tous
reliés à un point central (hub
ou switch).
Les informations transitent
toutes par ce point central.
La taille du réseau est
limitée par le nombre de
ports disponibles.
Topologie des réseaux
Etoile
Thierry Schanen
Lorsqu’un câble ou un
ordinateur est défaillant, il
n’affecte pas le
fonctionnement du réseau.
Par contre, lorsque le
concentrateur est défaillant,
tout le réseau est bloqué.
compta
gestion
secrétariat
Structure d’un réseau industriel
WEB
Thierry Schanen
Réseau d’entreprise
(Ethernet)
programmation
contrôle
supervision
cao
cfao
routeur
robot
Réseau d’atelier et interautomates (Ethernet)
API
Bus de terrain (ASI, CAN,
Profibus…)
capteur actionneur automatisme
Caractéristiques
Débit
Nombre de bits transportés par seconde
exprimé en millions de bits par secondes
(Mbps ou Mbits/s).
Thierry Schanen
Actuellement, les vitesses de transmission
traditionnelles vont de 10 à 100 Mbps en
liaison filaire et 11 à 54 Mbps en liaison
sans fil.
En liaison Gigabit Ethernet, on atteint 1000
Mbps.