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Mohamed Salah MEDDEB
SUPTECH
http://meddeb.jimdo.com
Réseaux
1
Introduction
« En 1962, pour chacun des trois terminaux, j'avais trois jeux différents
de commandes. Si bien que si j'étais en train de parler en direct
avec quelqu'un à Santa Monica et que je voulais discuter de ça avec
quelqu'un que je connaissait à Berkeley ou au MIT, il fallait que je me
lève de devant le terminal, que j'aille m'enregistrer sur l'autre terminal
afin d'entrer en contact avec eux.
Je me suis dit, hé, mec, ce qu'il me reste à faire est évident : au lieu
d'avoir ces trois terminaux, il nous faut un terminal qui va partout où
tu veux et où il existe un ordinateur interactif.
Cette idée était l'ARPAnet. »
Robert Taylor, co-auteur avec J.C.R. Licklider de The Computer as a
Communications Device2
Besoin
La solution réseau permettra l'optimisation des ressources matérielles et logicielles par : Le partage
de ressources : imprimante, espace disque, modem, ...
d'informations : transfert des fichiers, ...
La centralisation
des données : espace centralisé et sécurisé (base de données, fichiers, ...),
des services : messagerie, ...
Et en : assurant une rapide et fiable circulation des informations
respectant les contraintes des implantations géographiques
Communication et organisation plus efficace3
Définitions
Un réseau est un ensemble d’équipements informatiques interconnectés
Un réseau s’appuie sur deux notions :
L’interconnexion : transmettre les données d’un noeud à un autre
La communication : échanger des données entre processus(un programme en cours d'exécution)
Un réseau désigne un ensemble d’équipements matériels etlogiciels mis en œuvre pour permettre la communication entreapplications, quelles que soient les distances qui les séparent.
4
Architecture réseau
L'architecture client/serveur
centralise des ressources sur un
serveur et offre des services
pour les clients.
5
Architecture réseau
Les systèmes poste à poste ou pair à
pair (peer to peer) permettent de
partager simplement des objets (des
fichiers le plus souvent, mais aussi des
flux multimédia continus (streaming),
le calcul réparti, ...).
Les systèmes peer to peer permettent
une décentralisation des systèmes, en
permettant à tous les ordinateurs de
jouer le rôle de client et de serveur.
6
Architecture Client/Serveur
7
Classification de réseaux
Les réseaux locaux ou LAN (Local Area Network) qui correspondent
aux réseaux intra-entreprise (quelques centaines de mètres et
n’exèdent pas quelques kilomètres), généralement réseaux dits
"privés".
Les réseaux MAN (Metropolitan Area Network) sont des réseaux
s'étendant sur une ville et permettant l'usage de très hauts débits
Les réseaux grandes distances ou WAN (Wide Area Network), réseau
étendu, généralement réseaux dits "publics" (opérateurs publics ou
privés), et qui assurent la transmission des données sur des longues
distances à l'échelle d'un pays ou de la planète.
Autres dénominations connues : PAN (Personal Area Network), WPAN
et WLAN (Wireless ...), SAN (Storage Area Network), ...8
Classification de réseaux
Bas débit
Courtes distances
PC, imprimante,
Téléphone portable…
Débit élevé
Distances longue
Fixed, last mile
access
Débit très bas
Distances longues
PDA, téléphone
Portable…
< 1 Mbps 22+ Mbps De 10 à 384 Kbps
Bluetooth
PAN“Personal
Area Network”
Ethernet
802.11b wifi
LAN“Local
Area Network”
GSM
GPRS
WAN“Wide
Area Network”
802.11
WIMAX
MAN“Metropolitan
Area Network”
Débit élevé
Distances moyennes
PC à PC
et à Internet
Critère de classification: distance
10 m 100 m 10 Km 100 Km1 Km
9
Caractéristiques des réseaux Locaux
Variété des équipements pouvant être interconnectés (ordinateurs,
terminaux, commutateurs, capteurs,...)
Faible étendue géographique: ne dépasse pas quelques kilomètres (<10
Km)
Débit élevé (>1Mb/s)
Les LAN traditionnels offrent des débits variant de 10 Mbit/s à 100 Mbit/s
Les LAN récents atteignent des débits supérieur à 10Gbit/s HSLAN (High
Speed LAN )
Faible délais de transmission: 10-9< délai <10-6 s
Taux d’erreurs faible (<10-9)
Support de communication partagé
Facilité d’extension, de maintenance et de reconfiguration
10
Interconnexion des réseaux
11
Éléments d'un réseau
Les ordinateurs équipées d'une carte de communication
Les logiciels
Navigateur, client de messagerie, serveur web, …
Les supports
de LAN : câbles paires cuivre torsadées, prises RJ45, WIFI, CPL, ...
de WAN : ligne téléphonique, ADSL, fibre optique, …
Les équipements d'interconnexion
de LAN : répéteur (transceiver), concentrateur (hub), commutateur
(switch)
de WAN : routeur
12
Éléments d'un réseau
13
Caractéristiques des réseaux
La topologie définit l'architecture d'un réseau : on distinguera la
topologie physique (qui définit la manière dont les équipements sont
reliés entre eux, de la topologie logique (qui précise la manière dont
les équipements communiquent entre eux) :
par exemple, une topologie logique en bus (Ethernet 10BASET)
pourra se câbler avec une topologie physique en étoile (hub).
Le débit mesure une quantité de données numériques (bits)
transmises par seconde (bit/s ou bps).
La distance maximale (ou portée), qui différencie essentiellement
les LAN et WAN, dépend de la technologie mise en œuvre :WIFI 802.11g (54 Mbps – environ 50 m), Ethernet paires torsadées 100BASET
(100 Mbps – 100 m) et fibre optique 100BASEFX (100 Mbps – 2 km)
14
La communication en réseau
Les échanges de données sont basés sur une communication
logique.
Les communications dans un réseau obéissent à des règles :
l’adressage qui permet d'identifier de manière unique les
deux unités en communication
l’architecture qui définit les rôles endossés par les deux
unités
les protocoles qui assurent l'échange des données
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Topologie : mode de diffusion
Il existe 2 modes de diffusion classant les différentes topologies :
MODE MULTIPOINT
(exemple : topologie en bus ou en anneau)
Ce mode de fonctionnement consiste à n'utiliser qu'un seul support de
transmission. Le principe est que le message est envoyé sur le réseau,
toute unité réseau est capable de voir le message et d'analyser selon
l'adresse du destinataire si le message lui est destiné ou non.
MODE POINT A POINT
(exemple : topologie en étoile, arbre ou maillée)
Dans ce mode, le support physique ne relie qu'une paire d'unités
seulement. Pour que deux unités réseaux communiquent, elles passent
obligatoirement par un équipement d'interconnexion (un routeur ou un
commutateur).16
Topologies : LAN vs WAN
Certaines topologies sont plus adaptées aux LAN (bus, anneau, étoile),
d'autres aux WAN (maillé).
17
Topologies : interconnexion
Certaines topologies (arbre, maillé) sont plus adaptées pour
interconnecter des LAN entre eux.
18
Tous les nœuds sont raccordés à une même liaison physique
multipoint appelée bus (accès multiple)
Topologie en bus/ arbre
19
Le contrôle d'accès est soit centralisé au niveau d'un nœud maître,
soit réparti à travers les différents nœuds.
On distingue deux types de bus:
o Bus unidirectionnel: les signaux circulent suivant un sens unique, il
est donc nécessaire d'utiliser 2 canaux (un par sens)
o Bus bidirectionnel: les signaux peuvent circuler dans les deux sens
Les bus sont le plus souvent des structures passives (il ne possède pas
de composants électroniques pour maintenir ou régénérer le signal)
Topologie en bus/ arbre
20
Une extension de la topologie en bus est celle où plusieurs bus sont reliés au moyen
de répéteurs pour former un réseau dit en arbre (sans boucle)
La tendance actuelle est de remplacer le bus par un nœud central appelé HUB, qui
duplique un signal reçu sur une entrée sur toutes les sorties
o La topologie physique est ainsi ramenée à une étoile ou un arbre (dans le cas
où sont interconnectés plusieurs HUBs). Le fonctionnement reste comparable
à celui d’un bus.
Topologie en bus/ arbre
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Avantages
o Facilité d’ajout/suppression d’un nœud
o La défaillance d’un nœud n’a aucun effet sur le réseau
o Propriété de diffusion
o Coût relativement faible
Inconvénients
o Une coupure du réseau divise le réseau
o La longueur du bus est limitée (dans le cas d’un bus passif)
o Un seul nœud peut émettre à la fois (dans le cas d’un seul canal)
Topologie en bus/ arbre
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Les nœuds sont reliés entre eux par des liaisons point à point
L'ensemble forme une boucle
Les messages transitent de nœud en nœud suivant un sens de
rotation
Le câblage d'un réseau local en anneau est le plus souvent en
étoile
Topologie en anneau (en boucle)
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Avantages
o Signal régénéré à chaque retransmission Bonne qualité
o Simplicité de l’acheminement des messages
Inconvénients
o La défaillance d’un nœud ou d’une liaison paralyse tout le réseau
o L’ajout et suppression de nœuds nécessitent une mise hors service temporaire du
réseau
o Coûteuse
Nécessité d'assurer la répétition du signal
La synchronisation entre toute paire de nœud
La réduction des temps de latence sur chaque station intermédiaire
Topologie en anneau (en boucle)
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Elle est composée d'un noeud de commutation central ou d'un serveur
auquel sont reliés, par des liaisons point à point, tous les autres noeuds
Exemple de noeud central: l'autocommutateur téléphonique privé PABX ou PBX
(Private Automatic Branch eXchange)
La commutation est soit une commutation de circuits soit une commutation
de trames/ paquets
PABX Cisco
Pabx Aastra
Topologie en étoile
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Avantages
o Facilité de maintenance
o Défaillance d’un nœud simple ne paralyse pas tout le réseau
o Possibilité de communication en parallèle
o Extension facile (limité par le nombre de ports)
Inconvénients
o Risque du surcharge du nœud central
o Défaillance du nœud central ?
o Extensibilité limité
o La diffusion nécessite des mécanisme supplémentaires
o La longueur du câble importante
Topologie en étoile
26
La mise en place d'un réseau local nécessite plusieurs éléments
matériels à savoir:
Le support physique
Pour relier les diverses entités d'un réseau, plusieurs supports
physiques de transmission de données peuvent être utilisés. Une de ces
possibilités est l'utilisation de câbles :
Le câble de type coaxial
La double paire torsadée
La fibre optique
La carte réseau
Une carte réseau connecte physiquement un ordinateur au réseau
Le concentrateur ( ou nœud de regroupement)
...
Réseau Local : éléments
27
Supports en cuivre 1/5
Câble Coaxial
C'est le type de câble le moins cher.
Il est constitué d'un fil de cuivre rigide au cœur d'un tuyau de plastiqueépais lui-même recouvert d'une feuille de métal la protégeant desperturbations électriques externes.
Cela reste tout de même insuffisant si le câble est trop proched'un appareil électrique.
Réseau Local: Support physique 1/9
28
Supports en cuivre 2/5
Câble Coaxial (suite) :
On distingue deux versions:
Version 10 Base 2 (10MHz sur 200m) câble coaxial fin (appelé Thinnet)
câble de fin diamètre (6 mm), de couleur blanche (ou grisâtre)par convention.
Version 100 Base 5 (100MHz sur 500m) câble coaxial épais (en anglaisThicknet ou Thick Ethernet)
Câble blindé de plus gros diamètre (12 mm).
A longtemps été utilisé dans les réseaux Ethernet, ce qui lui avalu l'appellation de « Câble Ethernet Standard »
Connecté au poste avec un BNC (Ethernet fin)
Appelé Yellow Cable, en raison de sa couleur jauneconventionnelle)
Réseau Local: Support physique 2/9
29
Supports en cuivre 3/5
Paire Torsadée
Dans sa forme la plus simple, le câble à paire torsadée (en anglais Twisted-pair cable) est constitué de deux brins de cuivre entrelacés en torsade et recouverts d’isolants.
On distingue généralement deux types de paires torsadées :
les paires blindées (STP : Shielded Twisted-Pair) ;
les paires non blindées (UTP : Unshielded Twisted-Pair).
Un câble est souvent fabriqué à partir de plusieurs paires torsadées regroupées et placées à l’intérieur de la gaine protectrice.
L’entrelacement permet de supprimer les bruits (interférences électriques) dus aux paires adjacentes ou autres sources (moteurs, relais, transformateur).
La paire torsadée est donc adaptée à la mise en réseau local d'un faible parc avec un budget limité, et une connectique simple.
Toutefois, sur de longues distances avec des débits élevés elle ne permet pas de garantir l’intégrité des données (c'est-à-dire la transmission sans perte de données).
Réseau Local: Support physique 3/9
30
Supports en cuivre 4/5
Paire torsadée non blindée UTP
Le câble UTP obéit à la spécification 10BaseT.
C’est le type de paire torsadée le plus utilisé et le plus répandu pour les réseauxlocaux.
Longueur maximale d’un segment : 100 mètres
Composition : 2 fils de cuivre recouverts d’isolant
On distingue 6 catégories de câbles UTP
Catégorie 1 : Câble téléphonique traditionnel (transfert de voix mais pas dedonnées)
Catégorie 2 : Transmission des données à 4 Mbit/s maximum (RNIS). Ce typede câble est composé de 4 paires torsadées
Catégorie 3 : 10 Mbit/s maximum. Ce type de câble est composé de 4 pairestorsadées et de 3 torsions par pied
Catégorie 4 : 16 Mbit/s maximum. Ce type de câble est composé de 4 pairestorsadées en cuivre
Catégorie 5 : 100 Mbit/s maximum. Ce type de câble est composé de 4 pairestorsadées en cuivre
Catégorie 5e : 1000 Mbit/s maximum. Ce type de câble est composé de 4 pairestorsadées en cuivre
Réseau Local: Support physique 4/9
31
Supports en cuivre 5/5
Paire torsadée Blindée
Le câble STP (Shielded Twisted Pair) utilise une gaine de cuivre demeilleure qualité et plus protectrice que la gaine utilisée par le câbleUTP.
Il contient une enveloppe de protection entre les paires et autour despaires.
Dans le câble STP, les fils de cuivre d’une paire sont eux-mêmestorsadés,
ce qui fournit au câble STP un excellent blindage: meilleure protectioncontre les interférences.
D'autre part il permet une transmission plus rapide et sur
une plus longue distance.
Réseau Local: Support physique 5/9
32
Supports en fibre 1/2
La fibre optique est un câble possédant de nombreux avantages :
Légèreté
Immunité au bruit
Faible atténuation
Tolère des débits de l'ordre de 100 Mbps
Largeur de bande de quelques dizaines
de mégahertz à plusieurs gigahertz (fibre monomode)
Réseau Local: Support physique 6/9
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Supports en fibre 2/2
Le câblage optique est particulièrement adapté à la liaison entrerépartiteurs (liaison centrale entre plusieurs bâtiments, appelé backbone, ouen français épine dorsale)
elle permet des connexions sur des longues distances (de quelques kilomètres à60 km dans le cas de fibre monomode) sans nécessiter de mise à la masse.
De plus ce type de câble est très sûr car il est extrêmement difficile de mettre untel câble sur écoute.
Malgré sa flexibilité mécanique, ce type de câble ne convient pas pour desconnexions dans un réseau local car son installation est problématique etson coût élevé.
C'est la raison pour laquelle on lui préférera la paire torsadée ou lecâble coaxial pour de petites liaisons.
Réseau Local: Support physique 7/9
34
Supports câblés : comparaison
35
Le câble coaxial La paire torsadée La fibre optique
Coaxial fin Coaxial épais Non blindée
(UTP)
Blindée (STP)
Norme 10 base 2 100 base 5 10 base T 10 base T
Longueur 185 mètres 500 mètres 100 mètres 100 mètres 2 kilomètres
Connecteur BNC BNC, AUI RJ45 RJ45
Débit 10 Mb/s 10 Mb/s 10 à 100 Mb/s 10 à 100 Mb/s 0,1 à 1 Gb/s
Blindage Oui Oui Non Oui Non
Installation Simple Simple Simple Simple Compliquée
Flexible Assez flexible Peu flexible Très flexible Assez flexible Pas du tout
Atténuation Oui Oui Oui Oui Non
Interférence Peu sensible Peu sensible Très sensible Sensible Pas du tout
Sécurité Faible Faible Très faible Assez Faible Importante
Coût Peu cher Assez cher Le moins cher Pas cher Le plus cher
Réseau Local: Support physique 8/9
Exemples de topologies basées sur différents supports
A chaque topologie correspond un support physique bien approprié.
Support physique pour topologie en Bus
Support physique pour topologie en
étoile
Réseau Local: Support physique 9/9
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Appelée Network Interface Card en anglais et notée (NIC)
Constitue l'interface entre l'ordinateur et le câble du réseau.
Sert à préparer, d'envoyer et de contrôler les données sur le réseau.
Chaque carte dispose d'une adresse unique, appelée adresse MAC, affectée
par le constructeur de la carte, ce qui lui permet d'être identifiée de façon
unique dans le monde.
Pour garantir la compatibilité entre l'ordinateur et le réseau, la carte doit
être adaptée à l'architecture du bus de données de l'ordinateur et avoir le
type de connecteur approprié au câblage.
Il existe plusieurs types de carte réseau qui se distingue par leur
connecteurs- La carte réseau BNC (Bayonet Neill-Concelman) pour le câble coaxial
- La carte réseau RJ45 (Registered Jack) pour la paire torsadée
- La carte réseau pour fibre optique
- La carte TOKEN RING
-…
Réseau Local: Carte réseau
37
Avant que la carte émettrice envoie les données, elle dialogue
électroniquement avec la carte réceptrice pour s'accorder sur les points
suivants :
Taille maximale des groupes de données à envoyer
Volume de données à envoyer avant confirmation
Intervalles de temps entre les transmissions partielles de données
Délai d'attente avant envoi de la confirmation
Quantité que chaque carte peut contenir avant débordement
Vitesse de transmission des données
Une carte réseau Ethernet peut être de type:
Half Duplex (envoi ou réception)
Full duplex (envoi et réception simultanément).
RQ: Toutes les cartes actuelles sont Full Duplex, ce qui double le taux de
transfert maximum. Cette solution doit utiliser un Switch (les Hub sont
d'office half Duplex)
Réseau Local: Carte réseau
38
Pour construire un réseau local contenant au delà de deux machine,
le passage par un concentrateur s’avère indispensable
Concentrateur = appareil qui concentre les connexion réseaux des
équipements qui lui sont raccordés pour former un segment.
Au sein d’un segment toutes les trames émise par un équipement
sont transmise par l’intermédiaire du concentrateur (ou Hub en
anglais) à tous les autres ports
RQ: Si deux équipements émettent en
même temps, les deux signaux émis
produiront une collision
un segment délimite donc un
domaine de collision
Nœuds de regroupement : Concentrateur
39
Exemple de fonctionnement d’un réseau Ethernet en étoile
Nœuds de regroupement : Concentrateur
40
Un commutateur (Switch) fonctionne à peu près comme un hub, sauf qu'il est
plus discret et intelligent.
Un commutateur transmet des données aux autres ordinateurs en se basant sur
leurs adresses MAC. Les transmissions sont plus confidentielles, envoyées
uniquement au destinataire, les autres ne savent rien des données ne leur étant
pas destinées.
Un Commutateur ou Switch
Nœuds de regroupement : Commutateur
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Un routeur ressemble à un switch sur le plan de l'utilisation : en effet, il permet
de mettre plusieurs ordinateurs en réseau. Mais cela va plus loin : il permet de
mettre en contact plusieurs réseaux fondamentalement différents.
Un routeur doit être connecté à au moins deux réseaux informatiques pour être
utile, sinon il n'aura rien à router. L'appareil crée et/ou maintient une table,
appelée table de routage, laquelle mémorise les meilleures routes vers les
autres réseaux, via les métriques associées à ces routes.
Nœuds de regroupement : Routeur
42
Un répéteur (repeater en anglais) agit un peu comme un hub, mais ce dernier
n'a que 2 interfaces. Son intérêt est de renvoyer ce qu'il reçoit par l'interface
de réception sur l'interface d'émission, mais plus fort.
Régénère et réémet le signal
Répéteur Wifi
Répéteur RJ45
Nœuds de regroupement : Répéteur
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Matériel Utilité
Carte réseauLa carte réseau est le matériel de base indispensable, qui traite tout au
sujet de la communication dans le monde du réseau.
Concentrateur
(hub)
Le concentrateur permet de relier plusieurs ordinateurs entre eux,
mais on lui reproche le manque de confidentialité.
Commutateur
(switch)
Le commutateur fonctionne comme le concentrateur, sauf qu'il
transmet des données aux destinataires en se basant sur leurs adresses
MAC (adresses physiques). Chaque machine reçoit seulement ce qui lui
est adressé .
Routeur
Le routeur permet d'assurer la communication entre différents réseaux
pouvant être fondamentalement
différents (réseau local et Internet).
RépéteurLe répéteur reçoit des données par une interface de réception et les
renvoie plus fort par l'interface d'émission.
Nœuds de regroupement : Récapitulatif
44
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