Architecture Et Fonctionnement d Un Reseau Info

7/28/2019 Architecture Et Fonctionnement d Un Reseau Info

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I. Notions de base en rseau........

I.1. Terminologie de rseau...I.2. La bande passante numrique et le dbit.

I.3. Les mdias de rseau local..I.4. Spcifications et raccordement des cbles..I.5. Les topologies physiquesI.6. Les topologies logiques...I.7 Ethernet et Token RingI.8 Composants et quipements dun rseau local.

II. Le modle OSI.II.1. Prsentation du modle de rfrence OSI.II.2. Le modle TCP/IP.II.3 La couche physique

1. Les notions de base sur les signaux et le bruit dans les systmes decommunication2. Notions de base sur le codage de signaux rseau3. Collisions et domaines de collision.

II.4. Couche 2 : La couche liaison de donnes.1. Les normes de rseau local..2. Les sous couches LLC et MAC...3. Structure de trame Token ring.4. Structure de trame Ethernet.

II.5 Couche 3 : La couche rseau..1. Principe de slection du chemin..

2. Principe de ladressage IP...3. Les sous rseaux..4. Les quipements de couche 3 : les routeurs5. Les communications de rseau rseau..6. Les protocoles de routage7. Les services rseau de la couche 3..

II.6 Couche 4 : La couche transport..1. La couche transport.2. TCP et UDP.3. Les mthodes de connexion TCP

II.7. Couche 5 : La couche session

1. Prsentation.2. Le contrle du dialogue...3. La synchronisation du dialogue...4. La division du dialogue...

II.8 Couche 6 : La couche prsentation.1. Fonction et normes de la couche prsentation.2. Cryptage et compression des donnes.

II.9. Couche 7 : La couche application..1. Prsentation.....2. Principes de la couche application..3. Le protocole DNS

4. Le protocole Telnet..

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I. Notions de base en rseau

I.1. Terminologie de rseau

i. DfinitionUn rseau est par dfinition un ensemble dentits communicant entre elles. Nous allons nous

intresser dans le cadre de ce cours ce que lon nomme des rseaux de donnes ou rseauxinformatiques.Un rseau de donnes est donc un ensemble dentits informatiques communicant ensemble.

ii. Pourquoi un rseau ?1. Partage des ressources physiques : Imprimante, Lecteur de CD-ROM,2. Partage des ressources logicielles : Accs de plusieurs utilisateurs des applications sans

avoir les installer sur leur propre poste.3. Partage des donnes : Plusieurs utilisateurs peuvent accder aux mmes donnes et

peuvent faire des modifications en temps rel.4. Communication entre personnes distantes par le son, le texte et limage : messagerie,

confrence, chat5. Recherche dinformations : Internet6. etc.iii. Types de rseauxOn distingue gnralement deux types de rseaux :Rseaux organiss autour de serveurs (Client/Serveur) : cest un rseau o des machinesclientes (des machines faisant partie du rseau) contactent un serveur, une machinegnralement trs puissante en terme de capacits d'entre-sortie, qui leur fournit des services.Ces services sont des programmes fournissant des donnes telles que l'heure, des fichiers, uneconnexion, ...Dans un environnement purement Client/serveur, les ordinateurs du rseau (les clients) nepeuvent voir que le serveur, c'est un des principaux atouts de ce modle.

Rseaux poste poste (peer to peer / gal gal) : Dans une architecture peer to peer,contrairement une architecture de rseau de type client/serveur, il n'y a pas de serveur ddi.Ainsi chaque ordinateur dans un tel rseau est un peu serveur et un peu client. Cela signifieque chacun des ordinateurs du rseau est libre de partager ses ressources. Un ordinateur reli une imprimante pourra donc ventuellement la partager afin que tous les autres ordinateurspuissent y accder via le rseau.


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Avantages et inconvnients

On distingue aussi diffrents types de rseaux (privs) selon leur taille (en terme de nombrede machines), leur vitesse de transfert des donnes ainsi que leur tendue.Nous diffrencions principalement : rseauLAN (Local Area Network) : est le type le plus commun de rseau trouv dans lesentreprises. Il relie des ordinateurs et des dispositifs situs prs de l'un l'autre, tel que dedans

un mme btiment, bureau,rseauMAN (Metropolitan Area Network) : une collection de rseaux locaux. Les MANrelient des ordinateurs situs dans le mme secteur gographique tel qu'une ville. (LAN +LAN, Village,)rseauWAN (Wide Area Network) : relie des rseaux locaux et mtropolitaines ensemble.Les rseaux qui composent d'un rseau tendu peuvent tre situs dans tout un pays ou mmeautour du monde (LAN + LAN + MAN)

Dautres types de rseaux existent :rseau de stockage SAN (Storage Area Network) qui est un rseau haute performanceddi qui sert transfrer des donnes entre des serveurs et des ressources de stockage. Unrseau SAN fournit des performances systme amliores, il est volutif et il intgre latolrance aux sinistres.rseau priv virtuel VPN (Virtual Private Network) : un rseau priv, qui offre uneconnectivit scurise et fiable, construit au sein dune infrastructure de rseau publique. LesVPN daccs, dintranet et dextranet sont les trois principaux types de VPN. Les VPNdaccs fournissent aux utilisateurs mobiles et de petits bureaux/bureaux domicile, laccsdistant un intranet ou un extranet. Les intranets sont uniquement disponibles pour lesutilisateurs qui ont des privilges daccs au rseau interne de lorganisation. Les extranetssont conus pour dlivrer aux utilisateurs et entreprises externes des applications et desservices qui sont bass sur intranet.


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I.2. La bande passante numrique et le dbit

La bande passante dun rseau reprsente sa capacit, c'est--dire la quantit de donnespouvant circuler en une priode donne.La bande passante du rseau est gnralement exprime en milliers de bits par seconde(kbits/s), millions de bits par seconde (Mbits/s), milliards de bits par second (Gbits/s).

A cette notion de bande sajoute celle de dbit. Le dbit est la bande passante relle, mesure un instant prcis de la journe. Ce dbit est souvent infrieur la bande passante ; cettedernire reprsentant le dbit maximal du mdia ; en raison :o des units dinterconnexion de rseaux et de leur chargeo du type de donnes transmiseso de la topologie du rseauo du nombre dutilisateuro de lordinateur de lutilisateur et du serveuro des coupures dlectricit et autres pannesDe ce fait le temps de tlchargement dun fichier peut se mesurer de la manire suivante :

Temps de tlchargement (s) = Taille du fichier (b) / dbit

I.3. Les mdias de rseau localLes mdias sont les supports physiques de la transmission utiliss dans le rseau. Ils servent lier et mettre en contact lensemble des nuds avec le rseau. On appelle nud tout point deconnexion dun lment dmission ou de rception au rseau.La liaison entre le mdia et lordinateur (le nud) se fait en gnral par des connecteurs.

i. Le cble paires torsades non blindesFiche technique :DsignationVitesseLongueur max.RaccordementImpdanceCot

: UTP (Unshielded Twisted Pair): 10 100 Mbits/s: 100m: Connecteur RJ-45: 100 Ohms: Faible

Le cble UTP est compos de 4 paires de fils torsades 2 2, chacune de ses paires tant isoldes autres.La paire torsade non blinde utilise comme mdia de rseau a une impdance de 100 ohms.Ceci la diffrencie des autres types de cblage paires torsades comme ceux utiliss pour lecblage tlphonique.

Comme le cble paires torsades non blindes a un diamtre extrieur d'environ un demicentimtre et un cot relativement faible, sa petite taille peut s'avrer avantageuse lors d'uneinstallation.Relativement dautres cbles, lUTP est la moins chre et la plus facile installer. Sonconnecteur est petit et il est surtout utilis quand la transmission va se faire avec un dbitfaible sur une bande passante troite et sur une courte distance.

Cble UTP


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ii. Le cble paires torsades blindes

Fiche technique :DsignationVitesseLongueur max.

RaccordementImpdanceCot

: STP (Shielded Twisted Pair): 10 100 Mbits/s: 100m

: Connecteur RJ-45: 100 Ohms: Moyennement cher

Le cble paires torsades et blindes ; ou STP ; ajoute aux spcifications de lUTP unemthode de blindage, d'annulation et de torsion de cbles. Le cble est blind pour rduiretoute interfrence lectromagntique et interfrence de radiofrquences sans toutefoisaugmenter sensiblement la taille ou le poids du cble.Le cble paires torsades blindes prsente tous les avantages et dsavantages du cble paires torsades non blindes en assurant cependant une plus grande protection contre touteinterfrence externe au prix certes dun diamtre plus lev.

Le STP nest pas trs exploite sur le march. Son vritable avantage relativement lUTP estquelle rsiste mieux aux perturbations

Cble STPiii. Le cble coaxialFiche technique :DsignationVitesse

Longueur max.RaccordementImpdanceCot

: Coaxial: 10 100 Mbits/s

: 500m: Connecteur BNC (British Naval Connector): 150 Ohms: Peu cher

Un cble coaxial est constitue dun fil de cuivre entour dun isolant flexible, lui-mmeentour dune torsade de cuivre ou dun ruban mtallique qui agit comme le second fil ducircuit et comme protecteur du conducteur intrieur. Cette deuxime couche ou protectionpeut aider rduire les interfrences externes. Une gaine de cble enveloppe ce blindage.

Le cble coaxial offre de nombreux avantages du fait de sa capacit stendre sur une plusgrande distance et de son cot parmi les plus faibles. Mais le rapport qualit prix fait que les

entreprises utilisent surtout lUTP.


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Le cble coaxial existe en plusieurs variantes :o Thicknet : Epais et raide cause de son blindage, il est recommand pour l'installation

de cble fdrateur. Sa gaine est jaune.o Thinnet : Dun diamtre plus rduit, il est plus pratique dans des installations

comprenant des courbes. De plus il est plus conomique mais dispose dun blindage

moins consquent.o Cheapernet : Version conomique et de faible diamtre du cble coaxial.

Cble Thinnetiv. La fibre optiqueFiche technique :DsignationVitesseLongueur max.RaccordementCot

: Fibre Optique: 100+ Mbits/s: 2km en multimode et 3km en monomode: Connecteur multi mode ou monomode: Cher

Le cble fibre optique est un support transmettant des impulsions lumineuses. Ce type demdia est trs coteux, mais est insensible aux interfrences lectromagntiques et peutacheminer des donnes un dbit trs lev.Le cble fibre optique utilis pour les rseaux comprend deux fibres encapsules dans desenveloppes distinctes. En examinant la coupe transversale, d'un cble optique, il est possiblede voir que chaque fibre est entoure de couches de revtements optiques rflchissants, unenduit de plastique fait en Kevlar, et que l'ensemble est entour d'une gaine extrieure

assurant la protection de l'ensemble du cble.Les parties de la fibre optique qui conduisent la lumire portent le nom de cur etd'enveloppe. Le cur est habituellement en verre pur haut indice de rfraction. Ce cur deverre est enrob d'une enveloppe de verre ou de plastique faible indice de rfraction, afind'emprisonner la lumire dans le cur optique. Cette diffrence d'indice cre un phnomnede rflexion totale qui permet la fibre optique d'agir comme un tuyau, sans perte ou presque,guidant la lumire sur de grandes distances, mme s'il dcrit des courbes.

Fibre optique


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Connecteur de cble fibre optique

On distingue 2 types de fibre optique :- Monomode : un seul faisceau parcourt la fibre, les lasers sont utiliss comme metteursrcepteurs.

La fibre monomode

- Multimode : plusieurs faisceaux parcourent la fibre avec des angles diffrents, selon leurangle de pntration. Dans le cas dune fibre multimode, les metteurs rcepteurs utiliss sontdes LED.

La fibre multimode

vi. Les communications sans filLes signaux sans fil sont des ondes lectromagntiques qui peuvent circuler dans le vide oudans des mdias tels que lair. De ce fait, ils ne requirent aucun mdia physique.Pour communiquer, un rseau LAN sans fil utilise :

o des ondes radios (ex : 902MHz)o

des micro-ondes (ex : 2.4GHz)o des ondes infrarouges (ex : 820 nanomtres)I.4. Spcifications et raccordement des cbles

Dans le but dajouter aux spcifications de lISO des normes visant standardiser lesquipements, divers organismes ont mis en place diffrentes normes. Ces organismes sont :

o IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineerso UL : Underwriters laboratorieso EIA : Electronic Industries Allianceo TIA : Telecommunications Industry Association


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i. Les normes TIA/EIA

Elles dfinissent les configurations minimales dinstallation tout en laissant toute libertquand au choix du fournisseur dquipementLes principales normes sont :

o TIA/EIA-568-A : norme de cblage pour les tlcommunications dans les dificescommerciaux

o TIA/EIA-569-A : Norme relative aux espaces et aux voies de tlcommunicationsdans les difices commerciaux

o TIA/EIA-570-A : Norme de cblage pour les tlcommunications dans les rsidenceset les petits difices commerciaux

o TIA/EIA-606 : Norme relative ladministration de linfrastructure detlcommunication dans les difices commerciaux

o TIA/EIA-607 : Norme de mise la terre et de liaison pour les tlcommunication dansles difices commerciaux

ii. Les spcifications de cblage de la norme TIA/EIA-568-A

Cblage horizontal : cblage situ entre la prise murale et une interconnexion horizontale. Ilinclut le mdia rseau install horizontalement, la prise ainsi que les terminaisons mcanique.Il comprend donc le mdia rseau allant de larmoire de cblage jusqu une zone de travail.

La norme autorise les longueurs suivantes :o Longueur maximale dun cblage horizontal : 90mo Longueur maximale des cbles dinterconnexion : 6mo Longueur maximale des cbles de raccordement (pour relier les units rseau au

cblage horizontal) : 3m

De plus la norme exige la mise la terre de tous les cbles.En ce qui concerne le choix du type de cblage, la norme comprend des spcificationsdfinissant les performances des cbles : CAT1, CAT2, CAT3, CAT4 et CAT5. De nos jours,seules les catgories 3, 4 et 5 sont reconnues pour les rseaux locaux.

I.5.Les topologies physiques

Topologie : dcrit la manire dont les quipements rseaux sont connects entre eux. Nousdistinguerons les topologies physiques ; dcrivant la manire dont les quipements sont relispar des mdias ; des topologies logiques ; dcrivant la manire dont les quipements

communiquent.

i. La topologie en bus

Une topologie de bus fait appel un cble de backbone unique qui est termin aux deuxextrmits. Tous les htes se connectent directement ce backbone.

Topologie en bus


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ii. La topologie en anneau

Dans une topologie en anneau, chaque hte est connect son voisin. Le dernier hte seconnecte au premier. Cette topologie cre un anneau physique de cble.

Topologie en anneau

Une variante de cette topologie est le double anneau ou chaque hte est connect 2 anneaux.Ces 2 anneaux ne communiquent pas entre eux. Le deuxime anneau est utilis comme lienredondant en cas de panne sur le premier.

iii. La topologie en toile

Dans une topologie en toile, tous les cbles sont raccords un point central, par exemple unconcentrateur ou un commutateur.

Topologie en toile

iv. La topologie en toile tendue

Cette topologie est identique la topologie en toile si ce nest que chaque nud connect aunud central est galement le centre dune autre toile.

Topologie en toile tendue

v. La topologie hirarchique

Une topologie hirarchique est similaire une topologie en toile tendue. Cependant, pluttque de lier les concentrateurs ou commutateurs ensemble, le systme est li un ordinateurqui contrle le trafic sur la topologie.

Topologie hirarchique


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vi. La topologie complte (maille)

Dans la topologie maille chaque hte possde ses propres connexions tous les autreshtes.

Topologie maille

vii. Comparaison entre les principales topologies physiques

Avantages Inconvnients

bus

Facile installer.Un seul cble pour lensemble.Branchement de nouveaux nudssans perturbation du rseau.

Difficult de localisation des pannes.En cas de rupture, le rseau entiersarrte.

anneau Un seul cble.Toute panne au niveau dun lment oucoupure de cble bloque le rseau.Le temps de rponse se dgrade lajout dun nouveau nud.

toile

Facilit de localisation despannes.Possibilit dextension : lesnuds sy ajoutent facilement.

Il ya autant de cbles quedquipements, cela peut coter cherpour des nuds loigns.

I.6.Les topologies logiquesi. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect)Toute information envoye par un hte atteindra tous les autres htes du rseau. Chaque htea une adresse unique. Il reste constamment en coute du cble pour dtecter les signaux quipassent sur le rseau. Au passage dun signal, il vrifie si ladresse destinataire est sonadresse. Si cest le cas, il prend le message et le lit, sinon il le nglige.Si lun des htes dsire mettre, il vrifie au pralable que personne nest en train de le faire,puis commence mettre.Si cependant 2 htes mettent en mme temps, il se produit alors une collision. La premirestation qui dtecte une collision envoie alors un signal de bourrage, se traduisant par un arrtdmission de tous les htes. Les paquets concerns sont alors dtruits.

Chaque hte calcule alors une valeur alatoire dfinissant la dure avant de recommencer mettre, puis le mcanisme de CSMA se remet en fonction. Ce temps alatoire fait deCSMA/CD une mthode non dterministe.Ethernet fonctionne ainsi, comme nous lexpliquerons plus loin dans le cours.

ii. Le passage de jetonLa deuxime topologie logique est le passage de jeton.Un jeton = un signal qui circule constamment sur le rseau, de poste en poste.Lorsquune station dsire mettre, elle doit attendre de recevoir le jeton dans un tat libre. Ellele charge avec les informations, le marque occup et elle le renvoie sur le rseau la stationsuivante. Cette station vrifie le message, trouve que cest occup, contrle si il lui est destin.


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Si cest le cas, elle lit les informations, rajoute une indication qui va informer la stationexpditrice que son message a t reu. Si, par contre, le message ne lui est pas destin, elle lercrit et le laisse passer la station ct.Ce travail se refait par chaque station jusqu ce que le jeton arrive la station mettrice quivrifie si le message a t reu. Si cest le cas, elle libre le jeton et le renvoie sur le cble.

Token Ring et FDDI (Fiber Distributed Data Interface) sont deux exemples de rseaux quiutilisent le passage de jeton.

I.7 Ethernet et Token Ring

i. EthernetEthernet est la technologie la plus rpandue dans les rseaux actuels. Au dbut des annes 80fut mis en place par lIEEE la norme IEEE 802.3 partir dEthernet.Ethernet et IEEE 802.3 dfinissent des technologies semblables :-Utilisation de CSMA/CD pour laccs au mdia-Concept de rseaux de broadcast (voir plus loin)Il existe au moins 18 types d'Ethernet, qui ont t dfinis ou qui doivent encore l'tre. Le

tableau suivant illustre certaines technologies Ethernet parmi les plus rpandues et les plusimportantes.


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ii. Token ringLa technologie des rseaux Token-Ring fut dveloppe par IBM. Elle a t normalise parlIEEE sous la norme IEEE 802.5. Contrairement Ethernet, il nexiste pas, sur le march, denormes concernant limplantation de ce type de rseau. Pour ces raisons, on adopte en gnral

les spcifications IBM. Les types ci-dessous ne sont pas des normes mais desrecommandations IBM.

Type 1 Type 2 Type 3mthode daccs jeton jeton jetondbit 4 ou 16 Mbps 4 Mbps 4 Mbpscble STP STP + une paire

de filsUTP

connecteur IBM Hermaphrodite IBM RJ45utilisateurs 260 stations

par Anneau260 stationspar Anneau

topologie (avec MSAU) Etoile Etoile Etoiledistance nud - MSAU 145 m max. 375 m max. 100 m max.distance MSAU - MSAU 200 m 400 m max. 300 m max.

Remarque : la MSAU (Multi Station Access Unit) transforme une topologie physique Etoileen Anneau.

I.8Composants et quipements dun rseau localDes nos jours, les 3 technologies LAN les plus rpandues sont :

o Etherneto

Token RingEthernet tant le plus rpandu, nous allons tudier des composants de cette technologie. Le

support physique de cette technologie est le cble paires torsades.

Composant passif : Qui na pas besoin dune source dalimentation externe pour fonctionnerComposant actif : Qui ncessite une alimentation externe pour remplir ses fonctions.

i. Les cartes rseau ou NICSe connectant sur la carte mre, la carte rseau assure la connexion physique entrelordinateur et le rseau. Elle contient galement ladresse MAC.Trois facteurs diffrencient les types de cartes :

-le type de rseauExemple : Ethernet, Token Ring-le type de mdiaExemple : Fibre optique, UTP, coaxial-le type de bus systmeExemple : PCI, ISA, PCMCIA

Cartes rseau PCMCIA et ISA


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ii. Les connecteurs RJ45Le raccordement 10BaseT standard (le connecteur de point d'extrmit sans prise) est le RJ-45. Il rduit les parasites, la rflexion et les problmes de stabilit mcanique et ressemble une prise tlphonique, sauf qu'il compte huit conducteurs au lieu de quatre.

Il s'agit d'un composant rseau passif, car il sert uniquement au passage du courant entre lesquatre paires torsades de cble torsad de catgorie 5 et les broches du connecteur RJ-45.Les connecteurs RJ-45 s'insrent dans les rceptacles ou les prises RJ-45. Les prises mlesRJ-45 ont huit connecteurs qui s'enclenchent avec la prise RJ-45.De l'autre ct de la prise RJ-45, il y a un bloc o les fils sont spars et fixs dans des fentes avec l'aide d'un outilsemblable une fourche. Ceci offre un passage de courant en cuivre aux bits.

Connecteurs RJ45 et prise murale

iii. Les connecteursPour regrouper un grand nombre de prises RJ-45 des tableaux de connexions sont utiliss.Gnralement fournis avec 12, 24 ou 48 ports, ils comprennent une face avant permettant debrancher les connecteurs RJ45 et une face arrire permettant de relier les cbles.

Vue du dessus dun tableau de connexions

iv. Les metteurs-rcepteursUn metteur-rcepteur (tranceiver) convertit un signal en un autre. Il est souvent intgr aux

cartes rseaux.

Emetteurs-rcepteurs


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v. Les rpteurs

Un signal ne peut pas se propager infiniment sur le cble. Il saffaiblit jusqu sattnuercompltement. Cette attnuation est fonction du type de cble et cest dailleurs un critre dechoix des cbles.Pour prolonger les rseaux au del des limites dun cble, on utilise un rpteur (en anglais

repeter). Un rpteur ne fait que rgnrer le signal. Il nest pas responsable de la dtectiondes erreurs ou de leur correction. Quand un signal est prsent sur un cble, le rpteurlamplifie et le vhicule sur un autre cble de mme type ou de type diffrent.

vi. les concentrateursLe concentrateur (hub en anglais) ; ou rpteur multi ports ; reprend le fonctionnement durpteur en ajoutant une fonctionnalit de connectivit. En effet, il dispose de plusieurs portsce qui permet dinterconnecter plusieurs quipements rseaux. Chaque signal arrivant sur unport est rgnr, re-synchronis et r mis au travers de tous les autres ports.

Concentrateur

vii. Les pontsPour soulager un rseau o les flux sont devenus trs importants et donc le temps de rponsetrop long, il faut le segmenter et utiliser des ponts.Un pont (bridge en anglais) permet dinterconnecter deux ou plusieurs segments dun rseau.Son rle principal est de filtrer les diffrentes requtes et de distinguer les informationsdestines un lment dun mme segment de celles destines aux lments dun autresegment. En fait, chaque nud est identifi avec une adresse unique. Dans les anciennesgnrations de ponts, ladministrateur rseau devait introduire manuellement ses adressespour que les ponts puissent reconnatre les nuds et leur emplacement dans les segments durseau.Les nouvelles gnrations sont plus intelligentes. Les ponts gardent automatiquementladresse de chaque trame qui transite par le rseau et apprend localiser le nud ; ainsi aprsune tape dauto apprentissage, il ne laissera passer que les trames destines lautre segmentdu rseau.Les ponts contribuent galement tendre les limites dun rseau en reliant plusieurs

segments du rseau. Ils limitent aussi les problmes de collision, si une collision a lieu dansun segment, elle ne sera pas filtre et lautre segment pourra fonctionner correctement.Remarque : les ponts ne peuvent pas connecter des rseaux htrognes.

Pont Ethernet


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viii. Les commutateurs

Le commutateur (en anglais switch) est un pont multiports. Le commutateur analyse lestrames arrivant sur ses ports d'entre et filtre les donnes afin de les aiguiller uniquement surles ports adquats (on parle de commutation ou de rseaux commuts).On distingue 2 types de commutations :

-cut through : ds que le commutateur connat ladresse de destination, il commence lenvoide la trame sur le bon segment.-Store and forward : le commutateur attend larrive complte de la trame pour acheminercelle ci au bon segment.Si bien que le commutateur permet d'allier les proprits du pont en matire de filtrage et duconcentrateur en matire de connectivit.

Commutateur Ethernet

ix. Les passerellesLes passerelles (en anglais "gateways") sont des systmes matriels et logiciels permettant defaire la liaison entre deux rseaux, servant notamment faire l'interface entre des protocolesdiffrents.Lorsqu'un utilisateur distant contacte un tel dispositif, celui-ci examine sa requte, et si jamaiscelle-ci correspond aux rgles que l'administrateur rseau a dfinies, la passerelle cre un pontentre les deux rseaux. Les informations ne sont donc pas directement transmises, mais"traduites" afin d'assurer la continuit des deux protocoles.Ce systme offre, outre l'interface entre deux rseaux htrognes, une scuritsupplmentaire car chaque information est passe la loupe (pouvant causer unralentissement) et parfois ajoute dans un journal qui retrace l'historique des vnements.

x. Les routeurs

Les routeurs sont les machines cls d'Internet car ce sont ces dispositifs qui permettent de"choisir" le chemin qu'un message va emprunter.Ils utilisent une table de routage qui contient les meilleurs chemins suivre pour chaque nuddu rseau et partir de tous les nuds du rseau.Les routeurs permettent plus dun chemin et dterminent la meilleure route en fonction dediffrents critres (rapidit, donnes). Ils sont trs adapts aux rseaux complexes et grent

simultanment plusieurs lignes de communication en optimisant lutilisation de ces lignes eten rpartissant les transmissions en fonction des occupations de chaque ligne.

Routeurs


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II. Le modle OSI

II.1. Prsentation du modle de rfrence OSI

i. Le modle gnral de communication coucheLa premire volution des rseaux informatiques a t des plus anarchiques, chaqueconstructeur dveloppant presque sa propre technologie. Le rsultat de cela tait une quasi-

impossibilit de connecter diffrents rseaux entre eux. Pour palier cela, lISO (Institut denormalisation) dcida de mettre en place un modle de rfrence thorique dcrivant lefonctionnement des communications rseaux : le modle OSI.Le but de ce modle est danalyser la communication en dcoupant les diffrentes tapes en 7couches ; chacune de ces couches remplissant une tche bien spcifique :

Les 7 couches du modle OSILes avantages de ce modle sont :

o Une division de la communication rseau en lments plus petits et plus simple pourune meilleure comprhension

o Luniformisation des lments afin de permettre le dveloppement multi constructeuro La possibilit de modifier un aspect de la communication rseau sans modifier le reste

(Exemple : un nouveau mdia)

ii. L'encapsulation

Pour communiquer entre les couches et entre les htes dun rseau, OSI a recourt au principedencapsulation.Encapsulation : processus de conditionnement des donnes consistant ajouter un en tte deprotocole dtermin avant que les donnes ne soient transmises la couche infrieure :

Principe de lencapsulation


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Lorsque 2 htes communiquent, on parle de communication dgal gal ; c'est--dire que lacouche n de la source communique avec la couche n du destinataire.Lorsquune couche de la source reoit des donnes, elle encapsule ces dernires avec sesinformations puis les passe la couche infrieur. Le mcanisme inverse a lieu au niveau dudestinataire ou une couche rceptionne les donnes de la couche infrieur ; enlve les

informations la concernant ; puis transmet les informations restantes la couche suprieure.Les donnes transitant la couche n de la source sont donc les mmes que les donnestransitant la couche n du destinataire.Pour identifier les donnes lors de leur passage au travers dune couche, lappellation Unitde donnes de protocole (PDU) est utilise.

Les PDU des diffrentes couches

II.2. Le modle TCP/IP

i. Prsentation de TCP/IPLa forme actuelle de TCP/IP rsulte du rle historique que ce systme de protocoles a joudans le parachvement de ce qui allait devenir Internet. A l'instar des nombreuxdveloppements de ces dernires annes, Internet est issu des recherches lances aux Etats-Unis par le DOD, dpartement de la dfense.A la fin des annes 60, les officiels du DOD se rendent compte que les militaires du

dpartement de la dfense possdent une grande quantit de matriel informatique trs divers,mais ces machines travaillent pour la plupart de manire isoles ou encore en rseaux de tailletrs modeste avec des protocoles incompatibles entre eux, ceci rendant une interconnexionimpossible.Les autorits militaires se sont alors demand s'il tait possible, pour ces machines aux profilstrs diffrents, de traiter des informations mises en commun. Habitus comme ils le sont auxproblmes de scurit, les responsables de la dfense ont immdiatement ralis qu'un rseaude grande ampleur deviendrait une cible idale en cas de conflit. La caractristique principalede ce rseau, s'il devait exister, tait d'tre non centralis.Ses fonctions essentielles ne devait en aucun cas se trouver en un seul point, ce qui le rendraittrop vulnrable. C'est alors que fut mis en place le projet Arpanet (Advanced ResearchProjects Agency du DOD), qui allait devenir par la suite le systme d'interconnexion derseau qui rgit ce que l'on appelle aujourd'hui l'Internet : TCP/IP.TCP/IP est un modle comprenant 4 couches :

Les 4 couches de TCP/IP


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ii. Protocole orient/non orient connexion

Protocole : Ensemble formel de rgles et de conventions qui rgit lchange dinformationsentre des units en rseau

Dans un protocole orient connexion, TCP/IP tablit un dialogue entre la source et ledestinataire pendant quil prpare les informations de la couche application en segments. Il y aalors un change de segments de couche 4 afin de prparer une communication et donc uneconnexion logique pendant un certain temps.Cette communication faisant appel un circuit logique temporaire est appel commutation depaquets, en opposition la commutation de circuits supposant elle un circuit permanent.Un protocole non orient connexion envoie les donnes sur le rseau sans quun circuit ait ttabli au pralable.

iii. Comparaison entre OSI et TCP/IPCes deux protocoles sont trs similaires, dans la mesure ou les 2 sont des modles de

communication couche et utilisent lencapsulation de donnes.On remarque cependant deux diffrences majeures :

o TCP/IP regroupe certaines couches du modle OSI dans des couches plus gnralo TCP/IP est plus quun modle de conception thorique, cest sur lui que repose le

rseau Internet actuel

Les modles OSI et TCP/IP

II.3 La couche physique1. Les notions de base sur les signaux et le bruit dans les systmes de communication

i. Comparaison des signaux analogiques et numriques

Reprsentation dun signal numrique et dun signal analogique


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Signal : tension lectrique souhaite, modle dimpulsions lumineuses ou encore ondelectromagntique module. Il permet dacheminer les donnes dans le mdia.

Le signal analogique prsente les caractristiques suivantes :o il oscille

o son graphique de tension varie constamment en fonction du temps et peut tre reprsent parune sinusodeo il est utilis pour les tlcommunications depuis le dbutExemple : tlphone et radio

Le signal numrique dispose dun graphique de tension que lon va dfinir comme sautillant , il se rapproche dune onde carre ou la tension passe quasi-instantanment duntat de basse tension un tat de haute tension.

Pour crer des signaux numriques, il est possible de combiner des ondes sinusodales(Synthse de Fourrier)

ii. La reprsentation d'un bit dans un mdia physiqueLa composante de base de linformation dans les rseaux est le bit. Dans le cas dun signallectrique, un bit correspond une impulsion signifiant 0 ou 1.Exemple :

o 0 : 0 volt et 1 +5 volts dans le cas dun signal lectriqueo 0 : faible intensit et 1 forte intensit dans le cas dun signal optiqueo 0 : courte rafale donde et 1 rafale donde plus longue dans le cas de transmission sans

filMise la terre de rfrence : masse lectrique permettant dtablir la ligne 0 dans lesgraphiques de signalisation

iii. Les facteurs pouvant affecter un bit

Il existe diffrents facteurs pouvant affecter le signal et de ce fait les bits transports sur lemdia :oLa propagation de signaux rseau :Le terme de propagation fait rfrence au temps que met un bit ; c'est--dire une impulsion ; se dplacer dans le mdia. Il est impratif que la propagation soit homogne dans le rseau.oLattnuation du signal rseau :Perte de la force du signal. Ce problme est limitable par un bon choix des mdias rseauxutilisso

La rflexion rseau :Retour dnergie caus par le passage des impulsions dans le mdia. Si ce retour est trop fort,il peut perturber le signal des impulsions suivantes. Le systme binaires ; et donc 2 tats ;peut tre perturb par ces nergies supplmentaires se dplaant dans le mdia.oLe bruit :Ajout indsirable un signal. Des sources dnergie situes proximit du mdia fournissentun supplment dnergie venant perturber le signal. Diaphonie : bruit ajout au signal dorigine dun conducteur par laction du champmagntique provenant dun autre conducteur Paradiaphonie: diaphonie cause par un conducteur interne au cble.Le bruit peut tre caus par des sources dalimentations externes, des variations thermiques,

des interfrences lectromagntiques ou encore des interfrences de radio frquences.


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oLa dispersion :Etalement des impulsions dans le temps. Si la dispersion est trop forte, le signal dun bit peutrecouper le signal du prcdent ou du suivant. La dure dune impulsion est fixe, la dispersioncorrespond une modification de cette dure au fur et mesure que le signal se propage dansle mdia.oLa gigue :Les systmes numriques sont synchroniss, tout est rgl par des impulsions dhorloge. Siles horloges de la source et du destinataire ne sont pas synchronises, on obtient alors unegigue de synchronisation.oLa latence :Retard de transmission. Principalement du au dplacement du signal dans le mdia et laprsence de composants lectroniques entre la source et la destination.oLes collisions :Se produit lorsque 2 ordinateurs utilisant le mme segment de rseau mettent en mmetemps. Les impulsions se mlange, dtruisant alors les donnes.Ds quun bit accde au mdia, il est sujet tous ces paramtres pouvant perturber la

transmission. Dans la mesure o le but nest pas de transmettre un bit mais des quantitsgigantesques (parfois 1 milliard de bits la seconde) ; ces paramtres ne sont pas ngligercar le moindre dfaut peut avoir des consquences importantes sur la qualit de latransmission

2. Notions de base sur le codage de signaux rseauNous allons donc nous intresser ici aux mthodes de transmission de bits de faon brute entrel'metteur et le rcepteur.

Tout d'abord une liaison entre 2 quipements A et B peut tre :o Simple (unidirectionnelle) : A est toujours l'metteur et B le rcepteur. C'est ce que

l'on trouve par exemple entre un banc de mesure et un ordinateur recueillant lesdonnes mesures.

o Half-duplex (bidirectionnelle l'alternat) : Le rle de A et B peut changer, lacommunication change de sens tour de rle (principe talkies-walkies).

o Full-duplex (bidirectionnelle simultane) : A et B peuvent mettre et recevoir enmme temps (comme dans le cas du tlphone).

La transmission de plusieurs bits peut s'effectuer :o En srie : les bits sont envoys les uns derrire les autres de manire synchrone ou

asynchrone :o

Dans le mode synchrone l'metteur et le rcepteur se mettent d'accord sur unebase de temps (un top d'horloge) qui se rpte rgulirement durant toutl'change. chaque top d'horloge (ou k tops d'horloge k entier fixdfinitivement) un bit est envoy et le rcepteur saura ainsi quand arrivent lesbits.

o Dans le mode asynchrone, il n'y a pas de ngociation pralable mais chaquecaractre envoy est prcd d'un bit de start et immdiatement suivi d'un bitde stop. Ces deux bits spciaux servent caler l'horloge du rcepteur pour qu'ilchantillonne le signal qu'il reoit afin d'y dcoder les bits qu'il transmet.

o En parallle : Les bits d'un mme caractre sont envoys en mme temps chacun surun fil distinct, mais cela pose des problmes de synchronisation et n'est utilis que sur

de courtes distances (bus par exemple).


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Quel que soit le mode de transmission retenu, l'mission est toujours cadence par unehorloge dont la vitesse donne le dbit de la ligne en bauds, c'est--dire le nombre de topsd'horloge en une seconde. Ainsi, une ligne d'un dbit de 100 bauds autorise 100 missions parseconde. Si chaque top d'horloge un signal reprsentant 0 ou 1 est mis, alors dans ce cas le

dbit en bit/s est quivalent au dbit en baud.

Cependant, on peut imaginer que le signal mis puisse prendre 4 valeurs distinctes (0, 1, 2, 3)dans ce cas le signal a une valence de 2 et le dbit en bit/s est double de celui en baud. D'unemanire gnrale, si le signal peut prendre 2n valeurs distinctes on dit alors que sa valence estde n, ainsi chaque top n bits peuvent tre transmis simultanment et si le dbit de la ligne estde x bauds il est en fait de n.x bit/s.

i. Transmission en bande de baseLa transmission en bande de base consiste envoyer directement les suite de bits sur lesupport l'aide de signaux carrs constitus par un courant lectrique pouvant prendre 2

valeurs (5 Volts ou 0 Volts par exemple).Lmetteur envoie sur la ligne un signal carr du type de celui de la figure ci-dessous pour lasquence de bits 1010 :

Signal carr de la squence de bits 1010

Il existe de nombreuses possibilits de coder sur le signal sur un mdia, voici diffrentsexemples :

o Le code tout ou rien : c'est le plus simple, un courant nul code le 0 et un courantpositif indique le 1

Le code tout ou rien

o

Le code NRZ : (non retour zro): pour viter la difficult obtenir un courant nul,on code le 1 par un courant positif et le 0 par un courant ngatif.

Le code NRZ


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Il existe trois types de modulation :o La modulation damplitude : envoie un signal d'amplitude diffrente suivant qu'il faut

transmettre un 0 ou un 1. Cette technique est efficace si la bande passante et la frquence sontbien ajustes. Par contre, il existe des possibilits de perturbation (orage, lignes lectriques...),

car si un signal de grande amplitude (reprsentant un 1) est momentanment affaibli lercepteur l'interprtera tort en un 0.o La modulation de frquence : envoie un signal de frquence plus leve pour

transmettre un 1. Comme l'amplitude importe peu, c'est un signal trs rsistant auxperturbations (la radio FM est de meilleure qualit que la radio AM) et c'est assez facile dtecter.

o La modulation de phase : change la phase du signal (ici de 180) suivant qu'il s'agitd'un 0 (phase montante) ou d'un 1 (phase descendante).Dans les exemples donns nous avons seulement 2 niveaux possibles chaque fois, donc on auniquement la possibilit de coder 2 valeurs diffrentes chaque instant, dans ce cas 1 baud =1bit/s.

De manire plus sophistique il existe des modems capables de moduler un signal suivantplusieurs niveaux, par exemple 4 frquences diffrentes que le modem rcepteur saura luiaussi distinguer. Dans ce cas, chaque signal envoy code 2 bits donc 1 baud = 2bit/s. Il estmme possible de transmettre des signaux mlant les diffrentes modulations prsentescomme dans le cas de la norme V29 qui module la fois l'amplitude du signal sur 2 niveauxet la phase sur 8 niveaux (0,45,...,315). En combinant les 2 modulations, on obtient ainsi 16signaux diffrents possibles chaque instant, permettant de transmettre simultanment 4 bits chaque top d'horloge (1 baud = 4 bit/s).

iii. Le multiplexageLe multiplexage consiste faire transiter sur une seule et mme ligne de liaison, dite voiehaute vitesse, des communications appartenant plusieurs paires d'quipements metteurs etrcepteurs comme reprsent dans la figure ci dessous. Chaque metteur (respectivementrcepteur) est raccord un multiplexeur (respectivement dmultiplexeur) par une liaison ditvoie basse vitesse.

Multiplexages d'une ligne

Plusieurs techniques sont possibles :o Le multiplexage frquentiel consiste affecter chaque voie basse vitesse une bande

passante particulire sur la voie haute vitesse en s'assurant qu'aucune bande passantede voie basse vitesse ne se chevauche. Le multiplexeur prend chaque signal de voiebasse vitesse et le r met sur la voie haute vitesse dans la plage de frquencesprvues. Ainsi plusieurs transmissions peuvent tre faites simultanment, chacune surune bande de frquences particulires, et l'arrive le dmultiplexeur1.6est capable dediscriminer chaque signal de la voie haute vitesse pour l'aiguiller sur la bonne voiebasse vitesse.


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o Le multiplexage temporel partage dans le temps l'utilisation de la voie haute vitesse enl'attribuant successivement aux diffrentes voies basse vitesse mme si celles-ci n'ontrien mettre. Suivant les techniques chaque intervalle de temps attribu une voielui permettra de transmettre 1 ou plusieurs bits.

o Le multiplexage statistique amliore le multiplexage temporel en n'attribuant la voiehaute vitesse qu'aux voies basse vitesse qui ont effectivement quelque chose transmettre. En ne transmettant pas les silences des voies basses cette techniqueimplante dans des concentrateurs amliore grandement le dbit global destransmissions mais elle fait appel des protocoles de plus haut niveau et est base surdes moyennes statistiques des dbits de chaque ligne basse vitesse.

3.Collisions et domaines de collisionSi 2 htes du rseau mettent en mme temps sur un mme segment de rseau, lesinformations se chevauchent : cest ce que lon appelle une collision.Lorsque cela survient, un hte le dtecte. A ce moment, il envoi un signal de bourrageannonant le problme tous les autres. A la rception de ce signal, tous les htes arrtent

dmettre. Chacun calcule alors une valeur alatoire correspondant au dlai prcdent unenouvelle tentative dmission.Lautre terme pour dcrire un environnement de mdia partag est Domaine de collision , savoir une section de rseau ou tous les htes partagent le mme mdia.Des quipements comme le rpteur ou le concentrateur neffectuant aucun filtrage tendentce domaine de collision.

II.4. Couche 2 : La couche liaison de donnes1. Les normes de rseau localLe modle OSI comprend 2 couches dites matrielles ; en opposition aux coucheslogicielles. La couche 1 englobe les mdias, les signaux ainsi que les bits se dplaant surdiverses topologies.La couche Liaison de donnes a pour fonction de combler tous les manques de la couchephysique afin de permettre la communication rseau

i. IEEE et le modle OSILes normes IEEE sont actuellement les normes pr dominantes. Selon lIEEE, on divise lapartie matrielle du modle OSI en 2 parties :

o La norme LLC 802.2, ne dpendant pas de la technologie du mdia utiliso Les lments spcifiques, tributaires de la technologie, qui intgrent la couche

physique du modle OSI

De plus cette division spare la couche Liaison de donnes en 2 parties :o Mdia Access Control (MAC) : transmission vers le bas jusquau mdiao Logical Link Control (LLC) : transmission vers le haut jusqu la couche rseau

La norme IEEE dfinit ses propres PDU, ses interfaces, et ses protocoles qui chevauchent lescouches 1 et 2 du modle OSI.

La principale raison de cette diffrence est le fait quOSI est un modle convenu et quelIEEE a crit ses normes aprs afin de faire face diffrents problmes rseaux.Lautre diffrence noter est au niveau de la carte rseau. En effet, une carte rseau contenantladresse matrielle (MAC) de couche 2, elle devrait tre class dans les quipements decouche 2. Cependant, elle comprend galement un metteur rcepteur de couche 1. Ds lors, il

serait exact de dire quelle appartient aux couches 1 et 2 du modle OSI.


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Diffrences entre le modle OSI et les spcifications de lIEEE

ii. Les adresses MACUne adresse MAC est une adresse matrielle ; c'est--dire une adresse unique non modifiablepar ladministrateur et stocke sur une mmoire morte (ROM) de la carte rseau.Les adresses MAC comportent 48bits et sont exprimes sous la forme de 12 chiffreshexadcimaux :

o 6 chiffres sont administrs par lIEEE et identifient le fabricant de la carteo 6 chiffres forment le numro de srie de la carte

On peut les reprsenter de 2 manires diffrentes : par groupe de 4 chiffres spars par despoints ou par groupe de 2 chiffres spars par des tiretsExemple :0000.0c12.3456 OU 00-00-0c-12-34-56

Les LANs de type Ethernet et 802.3 sont ds rseaux dits de broadcast, ce qui signifie quetous les htes voient toutes les trames. Ladressage MAC est donc un lment important afinde pouvoir dterminer les metteurs et les destinataires en lisant les trames.Le principal dfaut de ladressage MAC est quil est non hirarchique, on ne peut pas faire declassement des adresses.

iii. Le verrouillage de trames

Une Trame est le PDU de couche 2. Le verrouillage de trame est un concept permettant dercuprer les informations essentielles normalement impossible obtenir avec les trainsbinaires comme par exemple :

o Quels sont les ordinateurs en communication ?o Dbut et fin de la communicationo Quelles sont les erreurs survenues ?o Qui est autoris parler ?

Une trame st donc comme un tableau encadrant les bits et ajoutant les informationsncessaires la comprhension de ces bits par les htes.


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iv. Structure de trame gnrique

A B C D E FChamp dedbut de

trame

Champ

d'adresse

Champde type/longueur

Champ de

Donnes

Champ

TCS

Champde fin

de trameLes champs dune trame gnrique

o Champ de dbut de trames : annonce larrive dune trameo Champ dadresse : contient les informations didentification (source et destination)o Champ de longueur/type : dpend de la technologie, il peut indiquer la longueur de la

trame, le protocole de couche 3 ou encore rien du touto Champ de donnes : contient les informations transmettre, parfois accompagns

doctets de remplissage pour que les trames aient une longueur minimale des fins desynchronisation

o Champ de FCS : permet de dtecter les erreurs, cest une squence de contrlepermettant au destinataire de vrifier le bon tat de la trame. Exemple : le CRC ou code de redondance cyclique : calculs

polynomiaux sur les donnes.o Champ de fin de trame : permet dannoncer la fin de la trame

2.Les sous couches LLC et MACi. Le contrle de lien logique (LLC)

La sous couche LLC a t cre afin de permettre une partie de la couche liaison de donnesde fonctionner indpendamment des technologies existantes.

Cela assure la polyvalence des services fournis aux protocoles de couche rseau situs enamont de cette couche tout en communiquant avec les diffrentes technologies utiliss pourvhiculer les informations entre la source et la destination.

Le rle de cette sous-couche est de rceptionner le paquet IP et dy ajouter les informations decontrle pour en faciliter lacheminement jusqu la destination. Elle ajoute 2 lmentsdadressage dcrit dans la spcification LLC 802.2 :

o Le point daccs DSAP : point daccs SAP du nud rseau dsign dans le champ dedestination du paquet

o Le point daccs SSAP : point daccs au service du nud rseau dsign dans lechamp source du paquet

SAP : point daccs au service : champ de la spcification dune adresse dfinie par la nomeIEEE 802.2

La sous couche LLC gle les communications entre les dispositifs sur une seule liaisonrseau.La norme IEEE 802.2 dfinit un certain nombre de champs dans les trames, lesquelspermettent plusieurs protocoles de couche suprieur de partager une liaison de donnesphysique.Ce paquet IP encapsul se rend ensuite la sous-couche MAC ou la technologie utiliseeffectue une encapsulation supplmentaire.


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ii. La sous-couche MAC

La sous-couche MAC concerne les protocoles que doit suivre un hte pour accder au mdia.Dans un environnement de mdia partag, il permet de dterminer quel ordinateur peut parler.On distingue 2 types de protocoles MAC :

o Dterministes : chacun son touro Exemple : Token Ring

o Non dterministe : premier arriv premier serviExemple : Ethernet

3. Structure de trame Token ring

Structure de la trame Token Ring

Les jetons (3 octets) : composs d'un dbut et d'une fin de trame et d'un octet decontrle d'accs

o octet de contrle d'accs : comprend un champ priorit, un champ rservation, et un bitreprsentant le jeton plus un bit de comptage moniteur

o Le bit reprsentant le jeton fait la distinction entre le jeton et la trame dedonnes/contrle

o Le bit de comptage moniteur dtermine si la trame circule constamment autour del'anneau

o Le dlimiteur de fin de trame indique la fin du jeton ou de la trame. Il contient des bitsindiquant une trame endommage et d'autre indiquant la dernire trame d'unesquence logique

Les trames de donnes/contrle : leur taille varie selon la taille du champ d'information.

Elles comportent des information a l'intention des protocoles de couches suprieures(trames de donnes) ou des informations de contrle (trame de contrle).

o Un octet de contrle de trame suit l'octet de contrle d'accs. Il indique le type de latrame. Si c'est une trame de contrle, il indique aussi le type de contrle

o Champs d'adresse : indique l'origine et la destination de la trame, ces adresses ont unetaille de 6 octets.

o Champ de donnes : sa taille est limit par le jeton de l'anneau qui spcifie le tempsmaximal durant lequel une station peut conserver le jeton.

o FCS : contrle d'erreuro Dlimiteur de fin de trame : indique la fin de la trameo Etat de la trame : permet de vrifier si le destinataire a bien reu la trame


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4. Structure de trame Ethernet

Structure de trames Ethernet et IEEE 802.3

- Prambule : compos de 1 et de 0 en alternance, annonce si la trame est de typeEthernet ou 802.3.- Dbut de trame : IEEE 802.3 : l'octet sparateur se termine par 2 bits 1 conscutifsservant synchroniser les portions de rception des trames de toutes les stations.- Champ d'adresse d'origine : toujours de type unicast- Champ dadresse de destination : peut tre de type unicast, multicast ou broadcast- Type (Ethernet) : prcise le type de protocole de couche suprieure qui reoit lesdonnes- Longueur (802.3) : indique le nombre d'octets de donnes qui suit le champ.- Donnes :

o Ethernet : une fois le traitement de couche 1 et 2 termin, les donnes sont transmisesau protocole de la couche suprieure indiqu dans le champ type. On peut avoir

recours des octets de remplissage s'il n'y a pas assez de donnes pour remplir les 64octets minimaux de la trameo IEEE 802.3 : une fois le traitement de couche 1 et 2 termin, les donnes sont

transmises au protocole de la couche suprieure indiqu dans le champ donne de latrame on peut aussi ici avoir recours a du remplissage

- FCS : Squence de contrle de trame. Cette squence contient un code de redondancecyclique de 4 octets permettant lunit rceptrice de vrifier lintgrit des donnes.

II.5 Couche 3 : La couche rseau

1. Principe de slection du cheminLe rle de la couche rseau est dacheminer les donnes entre lmetteur et le destinataire au

travers de diffrents rseaux en mettant en place un systme dadressage hirarchique pourcombiner aux manques de ladressage MACLes protocoles de la couche rseau utilisent un systme dadressage garantissantlunicit des adresses sur le rseau et dfinissant une mthode dacheminement des

informations entre les rseaux.

i. La slection du cheminLes mthodes de slection du chemin permettent aux quipements de couche 3 ; les routeurs ;de dterminer la route suivre pour acheminer les informations au travers de diffrentsrseaux.


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Les services de routage utilisent les informations de topologie du rseau pour valuer leschemins. Ce processus est aussi appel routage des paquets et prend en compte diversparamtres ; ou mtriques ; comme :

o Densit du trafico Nombre de routeurs franchir pour joindre la destinationo Vitesse des liaisonso Etc.

ii. Ladressage de la couche rseauSur Internet, les ordinateurs communiquent entre eux grce au protocole TCP/IP qui utilisedes numros de 32 bits, que l'on crit sous forme de 4 numros allant de 0 255 (4 fois 8bits), on les note donc sous la forme xxx.xxx.xxx.xxx o chaque xxx reprsente un entier de 0 255.Ces numros servent aux ordinateurs du rseau pour se reconnatre, ainsi il ne doit pas existerdeux ordinateurs sur le rseau ayant la mme adresse IP.

iii. Protocoles routables, non routablesUn protocole routable est un protocole pouvant tre achemin au travers de diffrents rseaux.Exemple :

o IPo IPXo Appletalk

Par opposition, un protocole non routable ne peut tre routExemple :

NetBEUI

2. Principe de ladressage IP

Il existe deux versions d'adresse IP dans l'utilisation aujourd'hui. Presque tous les rseauxemploient l'adresse IP version 4 (IPv4), mais un nombre croissant d'ducatif et les rseaux derecherches ont adopt l'adresse IP version 6 (IPv6). Nous allons prsenter le dtail de l'IPv4dans ce chapitre.L'adresse IP d'une machine est appele une adresse logiqueElle est code sur 32 bits soit 4 octets. La notation consiste indiquer chaque octet en dcimalet les sparer par des points ..Ladresse IP dun ordinateur est compose de deux parties :-La premire partie est appele NetID, correspond ladresse du rseau, aussi appelidentifiant rseau. L'identifiant rseau identifie les systmes qui sont situs sur le mme

rseau physique. NetID doit tre unique au segment local.-La deuxime partie est appele HostID, correspond ladresse de la machine sur le rseau,aussi appel identifiant machine. L'identifiant machine identifie un poste de travail, le serveur,le routeur, ou tout autre dispositif de TCP/IP dans un rseau. Le HostID pour chaquedispositif doit tre unique l'identifiant de rseau. Un ordinateur reli un rseau de TCP/IPemploie le NetID et le HostID pour dterminer quels paquets il devrait recevoir ou ignorer etdterminer quels dispositifs doivent recevoir ses transmissions.Les adresses IP ne peuvent communiquer quavec des adresses ayant le mme numro derseau, y compris si des stations se trouvent sur le mme segment.


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Voici un exemple:11000100 11101001 11111101 01111011

196 233 253 123

196.233.253. 123

NetID HostID

Chaque octet dans des chanes d'une adresse IP est en valeur d'un minimum de 0 au maximumde 255. Le champ complet des adresses IP est de 0.0.0.0 255.255.255.255. Cela reprsenteun total de 4.294.967.296 adresses IP possibles.

i. Les classes dadresse IPActuellement lorganisme charg dattribuer les adresses IP est lINTERNIC (InternetNetwork Information Center)Les adresses IP sont rparties en plusieurs classes, en fonction des bits qui les composent :Classe A : Dans une adresse IP de classe A, le premier octet reprsente le rseau. Le bit de

poids fort (le premier bit, celui de gauche) est zro, ce qui signifie qu'il y a 27 (00000000 01111111) possibilits de rseaux, c'est--dire 128.Toutefois le rseau 0 (00000000) n'existe pas et le nombre 127 est rserv pour dsigner votremachine, les rseaux disponibles en classe A sont donc les rseaux allant de 1.0.0.0 126.0.0.Les trois octets de droite reprsentent les ordinateurs du rseau, le rseau peut donc contenir:224-2 = 16777214 ordinateurs.Une adresse IP de classe A, en binaire, ressemble ceci:0 xxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

Classe B : Dans une adresse IP de classe B, les deux premiers octets reprsentent le rseau.Les deux premiers bits sont 1 et 0, ce qui signifie qu'il y a 214 (10 000000 00000000 10111111 11111111) possibilits de rseaux, c'est--dire 16384.Les rseaux disponibles en classe B sont donc les rseaux allant de 128.0.0.0 191.255.0.0Les deux octets de droite reprsentent les ordinateurs du rseaux, le rseau peut donc contenir:216-21 = 65534 ordinateurs.Une adresse IP de classe B, en binaire, ressemble ceci:10 xxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

Classe C : Dans une adresse IP de classe C, les trois premiers octets reprsentent le rseau.Les trois premiers bits sont 1,1 et 0, ce qui signifie qu'il y a 221 possibilits de rseaux, c'est--dire 2097152. Les rseaux disponibles en classe C sont donc les rseaux allant de 192.0.0.0

223.255.255.0L'octet de droite reprsente les ordinateurs du rseau, le rseau peut donc contenir:28-21 = 254 ordinateurs.Une adresse IP de classe C, en binaire, ressemble ceci:110 xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

Classe D :Cette classe d'adresse est rserve pour le multicast : la diffusion vers des machines d'unmme groupe.L'adressage est de 224.0.0.0 239.255.255.255Le multicast est plutt utilis dans les rseaux de recherche. Il n'est pas utilis dans le rseau

normal.


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Classe E :

Rserve pour le futur.Elles ne devraient pas tre employes sur des rseaux IP. Quelques organisations de rechercheutilisent les adresses de la classe E pour des buts exprimentaux.

Il arrive frquemment dans une entreprise qu'un seul ordinateur soit reli Internet, c'est parson intermdiaire que les autres ordinateurs du rseau accdent Internet (on parlegnralement de proxy).Dans ce cas, seul l'ordinateur reli Internet a besoin de rserver une adresse IP auprs del'INTERNIC. Toutefois, les autres ordinateurs ont tout de mme besoin d'une adresse IP pourpouvoir communiquer ensemble de faon interne.Ainsi, l'INTERNIC a rserv une poigne d'adresses dans chaque classe pour permettred'affecter une adresse IP aux ordinateurs d'un rseau local reli Internet sans risquer de crerde conflits d'adresses IP sur le rseau. Il s'agit des adresses suivantes:

o 10.0.0.1 10.255.255.254o 172.16.0.1 172.31.255.254o 192.168.0.1 192.168.255.254

ii - Adresse de rseau et adresses de broadcastUne adresse rseau est une adresse IP dont tous les bits htes sont occups par des 0 binaires.Cette adresse dsigne le rseau lui-mme et non pas un hte prcis.Exemple, dans un rseau de classe A, 113.0.0.0 dsigne le rseau comprenant lhte113.1.2.3.Ladresse de broadcast est une adresse utilise pour joindre en mme temps tous les htesdun rseau. Tous les bits htes de celle-ci sont 1.Exemple : pour le rseau 192.168.10.0, ladresse de broadcast est 192.168.10.255Broadcast : envoi de donnes tous les htes dun rseauCes adresses ne peuvent donc pas tre utilise pour identifier un hte sur le rseau

iii - Les datagrammes de la couche rseauLes informations provenant de la couche 4 sont encapsuls dans le PDU de couche 3 : lepaquet

Structure de len-tte IP

o Version : - Indique la version de protocole IP utilise (4 bits).o HLEN (IP header length) : - Longueur de l'en-tte IP - indique la longueur de l'en-

tte du datagramme en mots de 32 bits (4 bits)o Type de service : - Indique l'importance qui lui a t accorde par un protocole de

couche suprieure donn (8 bits).


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o Longueur totale : - Prcise la longueur du paquet IP en entier, y compris les donnes etl'en-tte, en octets (16 bits).

o Identification : - Contient un nombre entier qui identifie le datagramme actuel(16bits).

o Indicateurs : - Un champ de 3 bits dont les 2 bits infrieurs contrlent lafragmentation :

un bit prcise si le paquet peut tre fragment le second indique si le paquet est le dernier fragment d'une srie depaquets fragments.

o Dcalage de fragment : - Ce champ sert rassembler les fragments du datagramme (13bits

o Dure de vie :- Un compteur qui dcrot graduellement, par incrments, jusqu zro. ce moment,le datagramme est supprim, ce qui empche les paquets d'tre continuellement enboucle (8 bits)

o Protocole :- Prcise le protocole de couche suprieure qui recevra les paquets entrants aprs la findu traitement IP (8 bits).

o Somme de contrle d'en-tte :- Assure l'intgrit de l'en-tte IP (16 bits).o Adresse d'origine :- Indique le nud metteur (32 bits).o Adresse de destination :- Indique le nud rcepteur (32 bits).o Options :

- Cet lment permet au protocole IP de supporter diffrentes options, telles que lascurit (longueur variable).

o Donnes :- Cet lment contient des informations de couche suprieure (longueur variable,maximum 64 Ko).

o Remplissage :- Des zros sont ajouts ce champ pour s'assurer que l'en-tte IP est toujours unmultiple de 32 bits.

3. Les sous rseaux

Subnetting : On utilise une seule adresse IP pour crer d'autres sous rseaux.

Pourquoi subnetting ou pourquoi le sous-rseau?

Ils permettent aux rseaux locaux physiquement distance d'tre relis. Un mlange des architectures de rseau peut tre reli, comme l'Ethernet sur un

segment et le Token ring sur des autres. Ils permettent un nombre illimit de machines de communiquer en combinant des

sous-rseaux, par contre, le nombre de machines sur chaque segment est limit par letype de rseau utilis.

La congestion de rseau est rduite comme les diffusions et chaque trafic local derseau est limit au segment local.


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Caractristique

Un rseau IP de classe A, B ou C peut tre dcoup en sous-rseaux. Chaque sous-rseau peut tre dcoup en sous-sous-rseaux et ainsi de suite. Il y a de mme notion pour le rseau et le sous-rseau. Chaque sous-rseau a un seul identifiant rseau unique et il exige un masque de rseau

pour le sous-rseau.

i. Les masques de rseau

Pour connatre la partie rseau (NetID) et la partie machine (HostID) de l'adresse IP, il suffitd'utiliser le "NetMask" ou masque de rseau. Pour obtenir NetID, il faut effectuer un ET(AND) bit bit entre l'adresse IP et le NetMask. Pour obtenir l'identifiant machine, il fauteffectuer un ET bit bit entre l'adresse IP et le masque de rseau complment 1.Exemple : Une adresse IP de classe C : 192.168.4.211 avec le masque de rseau255.255.255.0

11000000 10101000 00000100 11010011Et

11111111 11111111 11111111 00000000__________________________________11000000 10101000 00000100 00000000

192 . 168 . 4 . 0L'identifiant rseau est : 192.168.4, on peut galement crire NetID : 192.168.4.0L'identifiant machine est : 211

ii - Cration de sous rseauIl est ncessaire de bien dterminer les points suivants avant de faire Subnetting :

Dterminer le nombre d'identifiant rseau requises pour l'usage courant et galementpour l'volution dans le futur

Dterminer le nombre maximum des machines de chaque sous-rseau, tenant compteencore de la croissance dans le futur

Dfinir un masque de rseau pour le sous-rseau entier Dterminer les identifiants sous-rseau qui sont utilisables Dterminer les identifiants machines valides et assigner les adresses IP aux postes de

travailExemple :Le rseau de classe C, NetID : 192.168.1.0 avec le masque par dfaut 255.255.255.0. On veutdcouper ce rseau en 2 sous-rseaux.+ Calculer le nombre de sous-rseau

Si l'on utilise 1 bit -> 21 = 2 sous-rseaux, mais le bit de haut et le bit de bas ne sont pasutiliss. Donc, il faut au moins deux bits.Si l'on utilise 2 bits -> 22 = 4 sous-rseaux, mais il n'y a que deux qui sont utilisables. Donc,on utilise maintenant 2 bits pour pouvoir dcouper en 2 sous-rseaux.

+ Calcul du masque de sous-rseauLe masque de chaque sous-rseau est obtenu en rajoutant 2 bits 1 au masque initial.Le masque de rseau par dfaut est 255.255.255.0 :Soit 11111111 11111111 11111111 00000000

En ajoutant 2 bits on obtient11111111 11111111 11111111 11000000

En fin, on a le masque de sous-rseau : 255.255.255.192


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+ Calcul du NetID de chaque sous-rsseau

Le NetID de chaque sous-rseau sera constitu de 26 bits Les 24 premiers bits seront ceux de l'criture en binaire de 192.168.1. Les 2 bits suivants seront constitus du numro du sous-rseau 00, 01, 10, 11 Parmi les 4 numros de sous-rseaux, 2 seront interdits (00 et 11) : bits de haut et bit

de bas. Il reste donc 2 numros de sous-rseau utilisables.

+ Calcul des adresses des sous-rseaux192.168.1.00xxxxxx - Non utilisable192.168.1.01xxxxxx - Utilisable192.168.1.10xxxxxx - Utilisable192.168.1.11xxxxxx - Non utilisableLes deux identifiant sous-rseaux sont 192.168.1.64 et 192.168.1.128

+ Calcul des HostID des sous-rseaux

Adresse IP de Premier sous-rseau : 192.168.1.64192.168.1.01000000 : Non utilisable192.168.1.01000001 = 192.168.1.65192.168.1.01000010 = 192.168.1.66 _

. |

. | 62 machines

. |192.168.1.01111110 = 192.168.1.126 192.168.1.01111111 : Non utilisable

L'adressage du premier sous-rseau est de 192.168.1.65 192.168.1.126

Adresses IP de Deuxime sous-rseau : 192.168.1.128192.168.1.10000000 : Non utilisable192.168.1.10000001 = 192.168.1.129192.168.1.10000010 = 192.168.1.130 _

. |

. | 62 machines

. |192.168.1.10111110 = 192.168.1.190

192.168.1.10111111 : Non utilisable

L'adressage du deuxime sous-rseau est de 192.168.1.129 192.168.1.190

Adresses de diffusionPour obtenir l'adresse de diffusion dans chaque sous-rseau; on met 1 tous les bits deHostID.L'adresse de diffusion de premier sous-rseau est 192.168.1.01111111, soit 192.168.1.127.L'adresse de diffusion de deuxime sous-rseau est 192.168.1.10111111, soit 192.168.1.191


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4. Les quipements de couche 3 : les routeurs

Routeur : quipement de couche 3 permettant dinter connecter 2 rseaux ou plus en sebasant sur les adresses de couche 3. Le routeur permet galement une segmentation desdomaines de broadcasts

Le routeur dispose dune interface (une carte rseau) le reliant au rseau local. Celle-cidispose dune adresse IP. Par exemple, sur le schma ci-dessous, les adresses des htes sontA5, A4, A3 et A2, faisant partie du rseau A. On attribue A1 linterface du routeur, luipermettant ainsi de se connecter au rseau A.Un autre rseau ; B ; est lui aussi connect au routeur. Ce dernier dispose donc dune interfaceayant pour IP B1 afin de pouvoir communiquer avec le rseau.

Exemple de topologie

Supposons maintenant que lon souhaite envoyer des donnes de A vers B :o Le routeur reoit la trame de couche 2, supprime len tte de liaison de donneso Il examine ladresse de couche 3 afin de dterminer le destinataireo Il effectue un ET logique entre ladresse IP et le masque de sous rseau afin de

dterminer le rseau de destinationo Il consulte sa table de routage pour dterminer linterface par laquelle les donnes

doivent tre envoyes.Cest pour cela que chaque interface du routeur doit tre sur un rseau diffrent. Sinon lerouteur ne pourra pas dterminer par quelle interface envoyer les informations.

5.Les communications de rseau rseaui. Les mthodes d'attribution d'adresse IPOn distingue 2 mthodes dattribution dadresses IP pour les htes :

o Statique : chaque quipement est configur manuellement avec une adresse uniqueo Dynamique : On utilise des protocoles qui attribue des IP aux htes

o RARP : protocole associant les adresses MAC aux adresses IP. Il permet desstations ans disque dur local connaissant leur adresse MAC de se voir attribuerune IP.

o BOOTP : Ce protocole permet un quipement de rcuprer son adresse IP audmarrage. Lmetteur envoi un message de broadcast (255.255.255.255) reupar le serveur qui rpond lui aussi par un broadcast contenant ladresse MAC

de lmetteur ainsi quune IP.


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o DHCP : Remplaant de BOOTP, il permet lobtention dynamique dIP.Lorsquun ordinateur entre en ligne, il communique avec le serveur qui choisitune adresse et lattribue lhte. Avec le protocole DHCP, il est galementpossible pour un ordinateur de rcuprer sa configuration complte (adresse,masque de sous rseau, etc.)

Dmarrage du clientInitialisation

Envoi d'un message de broadcast (DHCP DISCOVER)(Paquet UDP utilisant le port de BOOTP)

Passage l'tat de slection, rcupre les messages du serveur (DHCPOFFER)Ngociation de la dure du bail (dure d'attribution de l'IP)

Envoi de l'accus de rceptionRception par le serveur, renvoi d'un accus de rception (DHCPACK)

Squence dinitialisation DHCP

ii. Le protocole ARPLe protocole ARP a un rle phare parmi les protocoles de la couche Internet de la suiteTCP/IP, car il permet de connatre l'adresse physique d'une carte rseau correspondant uneadresse IP, c'est pour cela qu'il s'appelle Protocole de rsolution d'adresse (en anglais ARPsignifie Address Resolution Protocol).Chaque machine connecte au rseau possde un numro d'identification de 48 bits. Cenumro est un numro unique qui est fix ds la fabrication de la carte en usine. Toutefois lacommunication sur Internet ne se fait pas directement partir de ce numro (car il faudraitmodifier l 'adressage des ordinateurs chaque fois que l'on change une carte rseau) mais partir d'une adresse dite logique attribue par un organisme: l'adresse IP.Ainsi, pour faire correspondre les adresses physiques aux adresses logiques, le protocole ARPinterroge les machines du rseau pour connatre leur adresse physique, puis cre une table decorrespondance entre les adresses logiques et les adresses physiques dans une mmoire cache.Lorsqu'une machine doit communiquer avec une autre, elle consulte la table decorrespondance. Si jamais l'adresse demande ne se trouve pas dans la table, le protocole ARPmet une requte sur le rseau. L'ensemble des machines du rseau vont comparer cetteadresse logique la leur. Si l'une d'entre-elles s'identifie cette adresse, la machine varpondre ARP qui va stocker le couple d'adresses dans la table de correspondance et lacommunication va alors pouvoir avoir lieu...

iii. Le protocole ICMPLe protocole ICMP (Internet Control Message Protocol) est un protocole qui permet de grerles informations relatives aux erreurs aux machines connectes. Etant donn le peu decontrles que le protocole IP ralise il permet non pas de corriger ces erreurs mais de fairepart de ces erreurs aux protocoles des couches voisines. Ainsi, le protocole ICMP est utilispar tous les routeurs, qui l'utilisent pour reporter une erreur (appel Delivery Problem).Les messages d'erreur ICMP sont transports sur le rseau sous forme de datagramme, commen'importe quelle donne. Ainsi, les messages d'erreur peuvent eux-mmes tre sujetd'erreurs.


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Toutefois en cas d'erreur sur un datagramme transportant un message ICMP, aucun messaged'erreur n'est dlivr pour viter un effet "boule de neige" en cas d'incident sur le rseau.

Structure dun paquet ICMP

6. Les protocoles de routagePour slectionner le chemin, nous avons vu que le routeur utilisait sa table de routage. Unetable de routage fait la correspondance entre les rseaux et les interfaces du routeurs qui leursont connects. Il existe 2 manires de mettre jour ces tables. La premire est le routagestatique, ou ladministrateur configure manuellement les routes que le routeur doit utiliser. Laseconde consiste en lutilisation de protocoles dits de routage , permettant lchangedinformations sur la topologie du rseau entre les diffrents routeurs.Ces protocoles permettent donc aux routeurs de cartographier le meilleur chemin vers

nimporte quel autre routeur ou segment rseau dans le mme rseau ou encore sur Internet.Ces changes de messages sont consommateurs de bande passante ; ce qui prsente undsavantage par rapport au routage statique ; cependant, le routage dynamique permet unemeilleure ractivit du rseau aux pannes car celui-ci peut dadapter de lui-mme auxchangements de topologie.Il existe de nombreux protocoles de routage, chacun utilisant certaines caractristiques durseau pour fonder ses dcisions. Ces caractristiques ; pouvant tre la bande passante, lafiabilit ou encore lencombrement dun segment ; sont appeles des mtriques.

i. Exemple de protocole de routage : le protocole RIPRIP est le protocole le plus utilis ce jour dans les rseaux actuels. Il calcule la distance

jusqu un hte en mesurant le nombre de sauts (routeurs) et privilgie le chemin le pluscourt.On appelle ce type de protocole bas sur le nombre de sauts des protocoles de routage vecteur de distance.Le protocole RIP met jours les tables de routage toutes les 30 secondes et autorise unnombre de saut maximal de 15.

ii. Les diffrents protocoles de routage

Systme autonome : ensemble dquipements grs par la mme administration

Une premire classification se fait entre les protocoles de routage selon quils soient :IGP : Interior Gateway Protocol (dans un systme autonome)EGP : Exterior Gateway Protocol (entre les systmes autonomes)Parmi les protocoles IGP les plus courant, on retrouve :- IGRP : dvelopp pour rsoudre les problmes associs au routage dans de grands rseauxmulti fournisseurs, cest un protocole vecteur de distance, cependant il prend galement encompte dautres mtriques quil est possible de pondrer afin de privilgier certains aspects duchemin :- bande passante- charge

- dlai- fiabilit


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- EIGRP : version amliore dIGRP.- OSPF : Open Shortest Path First. Protocole dit de routage tat de lien , il incluse desmtriques de cots tenant compte de :- la vitesse dacheminement

- du trafic- de la fiabilit- de la scurit

7. Les services rseau de la couche 3i. Les services rseau non orients connexion (commutation de paquets)

La plupart des services rseaux utilisent de livraison non oriente connexion. Ils traitentchaque paquet sparment. Il se peut que les paquets empruntent des chemins diffrents etsont rassembls lorsquils arrivent destination.Dans un systme non orient connexion le destinataire nest pas contact avant la rceptiondes paquets, comme cest le cas par exemple pour les services postaux.

Internet est un immense rseau non orient connexion au sein duquel le protocole IPtransporte les paquets. Le protocole TCP (couche 4) y ajoute des services orients connexionau dessus du protocole IP afin dassurer une distribution fiable des donnes.

ii. Les services rseau orients connexion (commutation de circuits)Une connexion est tablie entre lmetteur et le destinataire avant le transfert des donnes. Unexemple de ce systme est le systme tlphonique.Tous les paquets sont donc achemins dans le mme circuit physique ou ; plus souvent ; dansle mme circuit virtuel.

iii. Le routage indirect

Le protocole IP permet galement lutilisation dune passerelle par dfaut c'est--direlutilisation dune route utiliser si le routeur ne connat pas le rseau de destination.Si un routeur reoit un paquet dont il ne connat pas le rseau de destination, il le transmetdonc un autre routeur susceptible de le connatre.

II.6 Couche 4 : La couche transport

1. La couche transporti. Fonction de la couche transport

Nous avons vu dans les chapitres prcdents comment TCP/IP envoie les informations delmetteur au destinataire. La couche transport ajoute ce mcanisme la notion de qualit de

service , savoir la garantie dun acheminement fiable des informations au travers du rseau.ii. Les protocoles de couche 4

Le protocole TCP/IP de la couche 4 comprend 2 protocoles : TCP et UDPTCP est un protocole orient connexion, c'est--dire quil associe aux transport desinformations la notion de qualit en offrant les services suivants :- fiabilit- division des messages sortants en segments- r assemblage des messages au niveau du destinataire- r envoi de toute donne non reu


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Segments : PDU de couche 4

UDP est lui un protocole non orient connexion, c'est--dire quil noffre pas de fonction decontrle du bon acheminement :- aucune vrification logicielle de la livraison des messages

- pas de rassemblage des messages entrants- pas daccus de rception- aucun contrle de flux

Cependant, UDP offre lavantage de ncessiter moins de bande passante que TCP. Il peutdonc tre intressant dutiliser ce protocole pour lenvoi de messages ne ncessitant pas decontrle de qualit.

TCP et UDP

iii. TCP comme complment dIPA IP qui offre un service sans connexion de couche 3 permettant lacheminement des donnesau sein dun rseau sajoute TCP ; un protocole de couche 4 ; qui ajoute les capacits decontrle de flux et de fiabilit de transmission.Pour faire une analogie avec le systme postal, IP serait un exemple denvoi de courrierordinaire auquel TCP ajoute le service denvoi recommand, garantissant lmetteur laremise de la lettre.

Schma de protocoles


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2. TCP et UDP

i. Les numros de portsAfin que plusieurs communications puissent circuler en mme temps, TCP et UDP utilisentdes numros de ports. Des conventions ont t tablies pour des applications :

Protocole nde port

Description

ftp-data 20 File Transfer [donnes par dfaut]

ftp 21 File Transfer [contrle]

ssh 22 SSH

telnet 23 Telnet

smtp 25 Simple Mail Transfer

time 37 Time

nicname 43 Who Isdomain 53 Domain Name Server

sql*net 66 Oracle SQL*NET

gopher 70 Gopher

http 80 World Wide Web http

pop3 110 Post Office Protocol - Version 3

auth 113 Authentication Service

sftp 115 Simple File Transfer Protocol

sqlserv 118 SQL Services

nntp 119 Network News Transfer Protocol

ntp 123 Network Time Protocol

imap2 143 Interactive Mail Access Protocol v2

news 144 NewS

ipx 213 IPX

https 443 Protocole HTTP scuris

Numros de ports

Toute application nayant pas un numro de port dfinit et reconnu se voient attribu unnumro de port alatoire.Les ports ont t attribus de la manire suivante :

o 0 255 rservs aux applications publiqueso 255 1023 attribu aux entreprises pour les applications commercialeso 1023 + utiliss pour les attributions dynamiques


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ii. Structure dun segment TCP

Le protocole TCP encapsule les informations provenant de la couche suprieure dans dessegments dont voici la structure :

0 4

1

0

1

6

2

4

3

1Port source Port de destination

Numro de squence

Numro d'accus de rception

HLEN Reserv Bits de code Fentre

Somme de contrle Pointeur d'urgence

Options Remplissage

Donnes

Structure dun segment TCP

o Port d'origine Numro du port appelanto Port de destination Numro du port appelo Numro de squence Numro utilis pour assurer le squenage correct des donnes

entranteso N d'accus de rception Prochain octet TCP attenduo HLEN Nombre de mots de 32 bits contenus dans l'en-tteo Rserv Dfini sur zroo Bits de code Fonctions de contrle (telles l'ouverture et la fermeture d'une sessiono Fentre Nombre d'octets que l'metteur est prt acceptero Somme de contrle Somme de contrle calcule des champs d'en-tte et de

donneso Pointeur d'urgence Indique la fin des donnes urgenteso Donnes Donnes du protocole de couche suprieure

iii. Structure dun datagramme UDPUDP tant un protocole non orient connexion, il dispose dun en tte de taille rduite par

rapport aux en ttes des segments TCP :

16 16 16 16 ,,,

PortSource Port de destination Longueur Somme de contrle Donnes

Structure dun datagramme UDP

Le protocole UDP est conu pour les applications ne devant pas assembler de squences desegments. Il laisse aux protocoles de la couche application le soin dassurer la fiabilit.


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3.Les mthodes de connexion TCPUn service orient connexion comportent 3 points importants :

o Un chemin unique entre les units dorigine et de destination est dtermino Les donnes dont transmises de manire squentielle et arrivent destination dans

lordreo La connexion est ferme lorsquelle nest plus ncessaire

i. Connexion ouverte/change troisLes htes TCP tablissent une connexion en 3 tapes, appel aussi connexion ouverte :- Lmetteur envoie un paquet avec un numro de squence initial (x) avec un bit dans len-tte pour indiquer une demande de connexion.

Etape n1 de la connexion TCP- Le destinataire le reoit, consigne le numro de squence initial, rpond par un accus derception x+1 et inclut son propre n de squence (y).

Etape n2 de la connexion TCP

- Lmetteur reoit x+1 et renvoie y+1 pour dire au destinataire que la rception sest bien

passe.

Etape n3 de la connexion TCP

Quand lmetteur reoit x+1, cela signifie que le destinataire a bien reu tout les paquets ayantpour n de squence x et moins et attend la suite.Il existe galement des mthodes garantissant la fiabilit des protocoles

ii. Positive Acknowledgement Retransmission

La technique Positive Acknowledgement Retransmission ; ou PAR ; consiste envoyer unpaquet, dmarrer un compteur puis attendre un accus de rception avant denvoyer lesuivant.Si le compteur arrive expiration avant larriv de laccus, les informations sont alorsretransmises et un nouveau compteur est dclench.Cependant, cette technique est consommatrice de bande passante ; cest alors quintervient lemcanisme de fentrage.


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Principe de PARiii - Le FentrageLe Fentrage est un mcanisme dans lequel le rcepteur envoi un accus de rception aprsavoir reu un certain nombre de donnes. Si le destinataire nenvoi pas daccus, cela signifiepour lmetteur que les informations e sont pas parvenues correctement et dans ce cas sontretransmises.La taille de la fentre dtermine la quantit de donnes que lon peut transmettre avant derecevoir un accus de rception.TCP utilise un systme daccus de rception prvisionnel, ce qui signifie que le numrodaccus renvoy indique la prochaine squence attendue

Echange TCP fentre avec une fentre de 3


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II.7. Couche 5 : La couche session

1.PrsentationUne session est un ensemble de transaction entre deux units rseau ou plus.Une analogie pour comprendre la couche session est une communication entre plusieursindividus. Si lon souhaite que la conversation se droule correctement, il est impratif de

mettre en place diverses rgles, afin que les interlocuteurs ne sinterrompent pas par exemple.Cette notion de contrle du dialogue est le point essentiel de la couche session.Le rle de la couche session est douvrir, grer et fermer les sessions entre les applications.Cela signifie que cest elle qui prend en compte :- le lancement des sessions- la resynchronisation du dialogue- larrt des sessionsElle coordonne donc les applications qui communiquent au travers des htes.Une communication entre ordinateurs suppose de nombreuses conversations courtes(commutation de paquets) avec en plus de cela dautres communications pour sassurer delefficacit de la communication.

Ces conversations ncessite que les htes jouent tour de rles de client (demandeur deservices) et de serveur (fournisseur de services).Le contrle du dialogue consiste en lidentification des rles de chacun un moment donn.

2.Le contrle du dialogueLa couche session dcide si la conversation sera de type bidirectionnel simultan ou altern.Cette dcision relve du contrle du dialogue.

o Si la communication bidirectionnelle simultane est permise :- La gestion de la communication est assure par d'autres couches des ordinateurs en

communication.o Si ces collisions au sein de la couche session sont intolrables, le contrle de dialogue

dispose d'une autre option : la communication bidirectionnelle alterne- Ce type de communication est rendu possible par l'utilisation d'un jeton de donnes au

niveau de la couche session qui permet chaque hte de transmettre tour de rle.

3.La synchronisation du dialogueCette tape est des plus importante, elle permet aux htes communicants dans marquer unepause pour par exemple sauvegarder la communication en cours et re synchroniser ledialogue.Pour cela est utilis un point de contrle , envoy par lun des interlocuteurs lautre pourenregistrer la conversation, vrifier lheure de la dernire portion de dialogue effectue. Ce

processus est appel la synchronisation du dialogue.Comme dans le langage humain ; il est important dans une discussion de montrer soninterlocuteur le dbut dune conversation ( allo dans le cas dune conversationtlphonique) ainsi que de signifier que lon se prpare mettre fin la conversation. Cestpour cela que les deux contrles principaux sont :

o lancement ordonno fin de la communication


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4. La division du dialogue

La division du dialogue englobe le lancement, la fin et la gestion ordonns de lacommunication.Notre schma reprsente une petite synchronisation. Au niveau du point de contrle, lacouche session de l'hte A envoie un message de synchro

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