Interconnexion à Grande Échelle Révision des Conceptscosy.univ-reims.fr/~lsteffenel/cours/Master2/0809-Interco/Interco... · L. Steffenel ©2008 2 Évaluation des Rapports de TPs

L. Steffenel ©2008 1

Interconnexion à Grande Échelle

Révision des Concepts

- Luiz Angelo STEFFENEL -

PrésentationModèle OSI

La Pile TCP/IP


Évaluation des Rapports de TPs

Les rapports doivent être envoyés par mail au plus tard la date limite annoncé par les enseignants

réception tardive = zéro

Fichier uniquement en format PDF

Doit contenir le nom de tous les participants du binôme

En plus de décrire en détails les expériences, doit faire une réflexion sur le sujet traité, par exemple :

difficultés rencontrées

solutions alternatives à celles proposées par l'enseignant

applicabilité dans des situations courantes et risques de sécurité


Accès au Matériel de Cours

Les transparents sont mis en ligne après les cours à l'adresse suivante :

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rubrique Enseignement/Teaching

N'hésitez pas à contacter les enseignants en cas de problèmes/doutes

[email protected]

TOUJOURS utilisez votre adresse professionnelle (@etudiant.univ-reims.fr)

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mailto:[email protected]


Bibliographie

Andrew Tanenbaum

Reseaux - Architectures, protocoles, applications". InterEditions, Paris, 1990.

Richard Stevens

TCP/IP illustré - Vol.1: les protocoles

Guy Pujolle

"Les réseaux". Eyrolles, Paris, 1995.

Internet

http://www.commentcamarche.net

http://netacad.cisco.com


C'est quoi un réseau ?


Les Réseaux

Point de vue d'un simple utilisateur :

un ensemble d'ordinateurs interconnectés

Que se passe-t-il à l'autre bout de la prise ?

Comment les machines communiquent entre-elles ?

Utilisent-elles toutes le même langage de communication ?

Quand on va sur internet, sur une page Web

Comment se fait-il que tout le monde ait la même page quand on utilise un navigateur Web et que l'on tape www.google.fr

Que peut-on trouver derrière cette adresse web ?


Communication - fonctions

La connexion physique (entre 2 utilisateurs directement ou indirectement)

L’émission (message que le système se charge de transmettre à un ou plusieurs destinataires)

La réception (message dont l’hôte est le destinataire)

L’acheminement des messages (sans erreur, sans perte, sans duplication et en temps utile)

L’optimisation des lignes (partage du support physique)

Le contrôle de flux et le stockage (message en transit avant son utilisation)

Le choix entre différentes méthodes de dialogue

La gestion et le contrôle de l’utilisation des fonctions réseaux


Communication - fonctions

La connexion physique (entre 2 utilisateurs directement ou indirectement)

L’émission (message que le système se charge de transmettre à un ou plusieurs destinataires)

La réception (message dont l’hôte est le destinataire)

L’acheminement des messages (sans erreur, sans perte, sans duplication et en temps utile)

L’optimisation des lignes (partage du support physique)

Le contrôle de flux et le stockage (message en transit avant son utilisation)

Le choix entre différentes méthodes de dialogue

La gestion et le contrôle de l’utilisation des fonctions réseaux

COMMENT GARANTIR

LA COMPATIBILITÉ ???


Le fameux Modèle OSI


Comment communiquer avec tous ?

Années 1960-1970 : mélange des systèmes « propriétaires »

Systems Network Architecture (SNA) d'IBM (1974),

DECnet (réseau des mini-ordinateurs DEC),

Novell avec Netware, Apple avec AppleTalk, ...

Objectif : communiquer ensemble

Difficulté : protocoles de communications différents !

Modèle OSI (modèle en 7 couches) : fin 1970

l'ISO (International Organization for Standardization) commence à travailler sur un modèle d'interconnexion de systèmes ouverts

Objectif : standardiser les protocoles réseau

OSI (Open Systems Interconnection reference model)


Le Modèle OSI

Couche 7 : Couche qui fait la liaison avec le logiciel de communication et n'importe quelle application ayant besoin de communication

Couche 6 : Définir des formats de données ASCII, XML, binaire, JPEG

Couche 5 : Initier, contrôler et mettre fin à des conversations (appelées sessions)

Couche 4 : Aspects liés à la livraison de données à un autre ordinateur : correction d'erreur, segmentation, réassemblage en extrémité réceptrice

Couche 3 : Livraison de bout en bout : identifier les noeuds extrémités + routage

Couche 2 : Acheminer les données sur le lien ou support de transmission spécifique

Couche 1 : Paramètres physiques du support de transmission, utilisation des broches sur une prise RJ-45

Physique

Liaison de données

Réseau

Transport

Session

Présentation

Application

1

2

3

4

5

6

7


Pourquoi Découper en Couches ?

Interopérabilité entre fabricants

Permettre à des matériels de plusieurs fabricants d'interagir au sein d'un même réseau (normes communes)

Facilité de compréhension

mieux décrire les fonctionnalités et spécifications des protocoles

Facilité de développement

Faciliter la modification des programmes et accélérer l'évolution des produits

Ingénierie modulaire

Possibilité d'implémenter des fonctions des couches supérieures pendant que d'autres développent pour des couches inférieures


La Couche Physique (OSI 1)

Gère le câblage

Le nombre de conducteurs

Le type d'isolation utilisé (ou non)

La topologie du réseau (bus, anneau, étoile, etc.)

Gère les connecteurs

la forme du connecteur aux extrémités du câble

Définit les caractéristiques électriques des équipements

Définit la façon dont un équipement signale un 0 ou un 1 binaire sur une ou plusieurs broches de transmission.

codage des signaux (tout ou rien, NRZ, NRZI, Manchester, Miller, etc.)


La Couche Liaison (OSI 2)

Définit les normes et les protocoles utilisés pour contrôler la transmission des données à travers un réseau physique

Les fonctions sont :

Arbitrage : le moment approprié pour utiliser le support de transmission physique ou média de transmission

Gestion de la liaison des données : s'assure que les données sont bien reçues et traitées par le ou les destinataires corrects

Détection d'erreur : Détermine si les données ont traversé avec succès le média de transmission

Identification des données encapsulées : identifier le service de la couche Réseau (OSI 3) à qui est adressé le message


La Couche Réseau (OSI 3)

Routage

Logique mise en oeuvre pour réussir à acheminer de bout en bout un message, d'un expéditeur jusqu'à une destination

Exemple: envoi d'une lettre par la poste, de la boite au lettre jusqu'au destinataire

Adressage

Déterminer une adresse unique pour chaque entité d'un réseau

Regrouper certaines adresses par groupe, selon une logique

Exemple: chaque personne possède une adresse personnelle qui l'identifie

Structuration de l'adresse afin de déterminer facilement à quel groupe une adresse appartient


La Couche Transport (OSI 4)

Correction des erreurs

Les protocoles de la couche transport essaient de corriger les erreurs survenues lors de la transmission, si possible

Mode connecté ou pas

Doit-on s'assurer que le destinataire est présent avant d'envoyer un message ?

Contrôle du flux

Contrôler le débit de transfert des données afin de ne pas saturer la machine destination

Segmentation des données d'application

Certaines applications peuvent avoir besoin d'envoyer de longs segments de données dépassant la taille d'un message de la couche inférieure.


Les Couches Hautes (OSI 5, 6 et 7)

(OSI 5) Définir des règles d'établissement d'une communication

Qui doit parler ? Comment terminer une communication de façon correcte ?

(OSI 6) Définir des formats de données compréhensibles par tout le monde

Ex. : ASCII pour le format des caractères, XML pour la structuration des données

(OSI 7) Définir des protocoles de communication pour que l'application puisse communiquer avec les couches inférieures

(OSI 7) fournir tous les services utilisables par l’application :

le transfert d’informations, l’allocation de ressources

l’intégrité et la cohérence des données accédées

la synchronisation des applications coopérantes


Interaction entre les Couches

Communication d'une application à une autre, via un réseau

Physique

Liaison de données

Réseau

Transport

Session

Présentation

Application

1

2

3

4

5

6

7

Physique

Liaison de données

Réseau

Transport

Session

Présentation

Application

1

2

3

4

5

6

7

Réseau


Encapsulation

Principe :

chaque couche rajoute des informations aux données transmises par les couches supérieures

ex : adresses réseau, adresse MAC, etc.


Encapsulation


OSI dans le Monde Réel

Le modèle OSI est surtout une référence pour la création de services compatibles

OSI ne donne aucune spécification sur les protocoles et le matériel

Résultat pratique : aucun système actuel implémente OSI « à la lettre »

le modèle TCP/IP est le standard « de facto » pour l'Internet

OSI reste néanmoins LA RÉFÉRENCE pour l'étude des réseaux

Séparation des rôles facilite la compréhension

La conformité à OSI est un signe d'intéropérabilité


Le Modèle TCP (4 couches)

En TCP, les couches Liaison et Physique dépendent de la technologie réseau employée

Les applications se chargent d'assurer le codage (couche Présentation) et le contrôle des Sessions


Les Couches Applicatives


La Couche Application

La couche Application ou couche 7 est au dernier niveau des modèles OSI et TCP/IP

Son rôle est de définir des interfaces qui permettent la communication entre les applications qu'on utilise et les couches inférieures du réseau

Les protocoles de la couche application sont utilisées pour échanger des données entre les noueds source et destination

Le nombre de protocoles de la couche Application ne cesse d'augmenter, tout comme les fonctions de ces protocoles


OSI vs TCP par rapport aux coches applicatives

Les fonctionnalités de la couche Application du modèle TCP/IP correspondent (approximativement) à celles des trois couches supérieures du modèle OSI :

Application, Présentation et Session

La plupart des protocoles TCP/IP de couche Application ont été développés avant l'émergence des :

ordinateurs personnels, interfaces graphiques et objets multimédia

Comme résultat, ces protocoles implémentent très peu de fonctionnalités des couches Session et Présentation


Exemples de Protocoles

Protocoles TCP/IP Courants

Domain Name Service (DNS)

Hypertext Transfer Protocol (HTTP)

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

Telnet

File Transfer Protocol (FTP)

Définies dans des RFC's

IETF (Internet Engineering Task Force)


Protocole ?

Définition de Protocole

Un protocole établie des règles consistantes pour l'échange de données

Un protocole spécifie la structure et le type des messages échangés

Exemples de types : Requête, réponse, acquittement, message d'erreur, etc.

Un protocole définit le déroulement d'un "dialogue", de manière à garantir la transmission des réponses demandées lorsque le service correct est invoqué

HTTP HTTP


Utilisation des Protocoles

Les applications et services peuvent utiliser plusieurs protocoles lors de l'encapsulation des donnéesen faisant appel à d'autres protocoles

Exemple : utilisation d'un navigateur web (HTTP) protocoles qui peuvent être appelés

DNS, ARP, ICMPpour la transmission, peut utiliser plusieurs protocoles

TCP, UDP, Ethernet, PPPpour localiser les pages, utilise obligatoirement

IP


Modèle de Communication Client/Serveur

Client : le dispositif qui demande une information

Serveur : le dispositif qui répond à une requête

Plus que le transfert de données, cet échange peut demander des informations de contrôle telles que

l'authentification de l'utilisateur

l'identification des données transmises


Serveurs

Un serveur généralement contient des informations à partager entre plusieurs clients

serveur Webserveur Emailserveur de fichiers ou base de données

Certains serveurs nécessitent l'authentification des utilisateurs et accordent des permissions variées

lors d'une démande d'upload sur un serveur FTP, un utilisateur peut avoir le droit d'écrire sur un répertoire mais n'a pas le droit de regarder les autres fichiers déposés


Services

Dans la plupart des cas, un serveur est prêt à fournir un service en permanence

Pour cela, le serveur tourne un service ou processus (parfois appelé daemon)

Les daemons tournent en arrière-plan et ne permettent pas le contrôle direct par l'utilisateur

Les daemons sont des processus qui "attendent" une requête du client

Quand un daemon "entends" une requête de la part d'un client

il échange des messages adéquats avec le client, selon les règles du protocole,

il envoie les données demandés selon le format spécifié

Certains services supportent la connexion de plusieurs clients simultanément

ex : un serveur de telnet

Ces requêtes individuelles doivent être traitées simultanément sans confondre les différentes demandes

Les processus de la couche Application utilisent les fonctions des couches inférieures pour gérer correctement ces connexions multiples


HTTP (WWW)

FTP

SMTP (email)

Telnet

(file transfer)

(remote login)

DHCP(IP address resolution)

DNS

(file sharing)P2P

(domain name resolution)

(file sharing)SMB


FTP (File Transfer Protocol)

FTP a été développé pour le transfert de fichiers entre un client et un serveur

Utilisé pour envoyer ou télécharger des fichiers à partir d'un serveur tourant le daemon FTP (FTPd).

utilise les commandes get et put

RFC 959

FTP Client

FTP Server


Le client ouvre une connexion de contrôle TCP avec le serveur FTP par le port 21

Cette connexion reste ouverte jusqu'à la finLa connexion au port 21 TCP inclut :

Le Username et le password de l'utilisateurLes commandes pour naviguer entre les répertoires

À chaque fichier envoyé, TCP ouvre et ferme une connexion de données sur le port 20

TCP data connection port 20

TCP control connection port 21

Username and password

Change directory on Server

Copy file from client to server – Connection Closed

TCP data connection port 20

Copy file from server to client – Connection Closed

TCP control connection port 21

Quit FTP Application – Connection Closed

FTP


Résolution de Noms

● Adresses dans un réseau IP composés de 32 bits● Représentation « facilitée » avec le format décimal pointé

● 192.168.10.56● 200.18.42.1

● Ce format d'adresses est encore trop difficile pour les utilisateurs

● Solution : associer des noms aux adresses IP● 194.57.105.10 www.univ-reims.fr


DNS : Domain Name System

● Système décentralisé de gestion de noms et d'adresses● Avant le DNS, utilisation d'un fichier HOSTS par machine

● difficulté de mise à jour d'un réseau● La croissance de l'Internet dans les années 80 et le

déploiement du protocole SMTP (e-mail) motivent la définition du DNS.

● Première spécification : RFC882, RFC883 (1983).● DNS = Schéma de Nommage

+ Système de base de données Distribué


Caractéristiques

● Arbre de nommage globalement Unique.● Distribution très forte :

● des données,● de l'accès aux données,● de la responsabilité de gestion.

● Motivations premières :● [nom de machines -> adresse IP],● [adresse de mail -> adresse des serveurs de mail],● mais de nombreux autres types d'informations possibles.


Implications

● Elément vital du fonctionnement opérationnel de l'Internet;● De nombreuses extensions en expérimentation et en discussion à

l'IETF;● Des intérêts "stratégiques" et "politiques" pour les utilisateurs

"commerciaux" (gouvernance de l'Internet);● Inquiétudes importantes sur l'évolution du DNS et le développement

de mauvais usages.● LE Bug DNS annoncé ces derniers mois


Structure Arborescente des Noms

Le schéma de nommage est comparable à celui d'un système de fichier comme UNIX, mais avec une notation inversée (racine en fin)

Unix : /home/angelo/Documents/presDNS.odt

DNS : www.cs.kuleuven.be

Les Noms DNS vont servir d'indexation pour la base de données

L'unicité de la racine va garantir un nommage global universel ("worldwide") pour le DNS

LA QUESTION DE NOS JOURS : qui contrôle la racine ?


...

com org fr us arpa

apple google

www

univ-reims asso

www ebureau

in-addr

194

57

104

113


Composants d'un Domain Name

Label

Un noeud est identifié par un label sur 1 à 63 octets

Cas particulier : la racine "root" a un label vide (0 octet)

Nom de domaine : chemin d'un noeud vers la racine

Noté par la succession des labels séparés par un "."

La taille maximum d'un nom est de 255 octets ("." compris)

L'absence de point final dans un nom s'interprète comme un nom relatif à un domaine courant

On pourra aussi abréger l'adresse en ebureau si le contexte désigne clairement univ-reims.fr. comme domaine courant.

Un nom complet avec "." final s'appelle un FQDN (Fully Qualified Domain Name).


Top-Level Domains

Les TLDs sont les noeuds de premier niveau dans l'arbre DNS.

"co-supervisés" de manière un peu floue ou fluctuante par : l'IAB et IANA, l'INTERNIC, et ICANN.

TLDs génériques (gTLD)

Historiques : .COM, .EDU, .GOV, .INT, .MIL, .NET, .ORGCréés après 2000 par ICANN : .AERO, .BIZ, .COOP, .INFO, .MUSEUM, .NAME, .PRO

Créés en 2005/2006 par ICANN : .CAT (Catalogne), .JOBS, .MOBI, .TRAVEL

En discussion : .ASIA, .MAIL, .POST, .TEL, XXX.

les domaines "aero, coop, museum, cat, jobs, mobi, travel" sont aussi appelés des sTLDs pour sponsored Top-Level Domains


TLDs nationaux (ccTLD)

Ils suivent la liste des country codes normalisés par l'ISO sous la référence ISO3166 (environ 250 "pays").

exemples : .US Etats-Unis, .FR France, .TV Tuvalu, .VA Vatican ...

Quelques exceptions :

.SU Union Sovietique, n'existe plus dans ISO3166

.UK Grande Bretagne, ISO3166 ne définit que GB.

.EU Union Européenne, pas officiel dans ISO3166

Les ccTLDs "Français" :

FR. France, GF. Guyane, GP. Guadeloupe, MQ. Martinique, NC. Nouvelle calédonie, PF. Polynésie Française, PM. St. Pierre et Miquelon, RE. La Réunion, TF. Terres Australes Françaises, WF. Wallis et Futuna, YT. Mayotte


Domaines Spéciaux

ARPA : gTLD "préhistorique" réutilisé pour des mécanismes spécifiques tels que le reverse DNS ou ENUM.

l'adresse 113.104.57.194.in-addr.arpa est un pointeur (PTR) vers ebureau.univ-reims.fr

EXAMPLE, TEST, INVALID : TLDs conventionnels pour expérimentation et documentation (RFC 2606).

LOCALHOST : TLD conventionnel (mais non officiel) pour "localhost=127.0.0.1" (RFC 1912).


Requête DNS

Une requête DNS est un triplet de la forme

{Nom-Domaine CLASSE QTYPE}

QTYPE comprend les valeurs de TYPE usuelles d'un RR

La résolution d'une requête de base (QTYPE=TYPE) consiste à trouver l'ensemble des RRs du DNS qui correspondent. Par exemple :

Question = { altavista.com. IN A } ?

Réponses = altavista.com. 389 IN A209.73.164.91

altavista.com. 389 IN A 209.73.164.92 altavista.com. 389 IN A 209.73.164.93


La couche Transport


La Couche Transport

TCP UDP

La couche 4 offre différents services liésà l'établissement d'un flux de données

la connexion logique entre les noeuds d'un réseau

offre des services de transport d'un hôte vers une destination

Service "End-to-end"

La couche Transport inclut deux protocoles

TCP – Transmission Control Protocol

UDP – User Datagram Protocol

Unité de données = segments


Application Header + data

TCP Header UDP Header

or


TCP versus UDP

TCP offre

Livraison fiable

Vérification des erreurs

Contrôle de flux

Contrôle de congestion

Livraison ordonnée

Établissement de connexion

Applications :

HTTP

FTP

Telnet

MSN messenger

UDP offre

• Livraisons non fiable

• Aucune vérification d'erreurs

• Aucun contrôle de flux

• Aucun contrôle de congestion

• Livraison en désordre

• Pas de connexion établie

• Applications

• DNS (normalement)

• SMTP

• DHCP

• RTP (Real-Time Protocol)

• VoIP


Multiplexation des Messages

Dans une machine, plusieurs applications ouvrent des flux de données (TCP ou UDP) en parallèle

besoin d'identifier les applications d'origine et de destination des messages

TCP et UDP utilisent le concept de port pour identifier une application


TCP – Établissement d'une Connexion

Poignée de main en trois étapes

Séquence de messagesSYN; SYN-ACK; ACK

Garantie d'avoir un interlocuteur

Permet la définitiondes paramètres pour lecontrôle de flux et de congestion

Client

SYN, SEQ=8563

ACK, SEQ=8564 ACK=1679

SYN Received

ACK Received

Web Server

HTTP Request

(GET)

SYN, ACK Received


TCP: Fin d'une Connexion

1. Quand le client n'a plus aucune donnée à échanger, il envoie un segment avec le drapeau FIN

2. Le serveur envoie un ACK pour indiquer qu'il a reçu le FIN du client

3. Le serveur finit d'envoyer ses données (s'il y a encore)4. Le serveur envoie FIN au client4. Le client répond ACK, ce qui termine la connexion.

0 15 16 31

16-bit Source Port Number 16-bit Destination Port Number

32-bit Sequence Number

32 bit Acknowledgement Number

4-bit HeaderLength

6-bit(Reserved)

URG

ACK

PSH

RST

SYN

FIN

16-bit Window Size

16-bit TCP Checksum 16-bit Urgent Pointer

Options (if any)

Data (if any)


UDP – Protocole "Connectionless"0 15 16 31

16-bit Source Port Number

16-bit Destination Port Number

16-bit UDP Length

16-bit UDP Checksum

Data (if any)

Protocole de transport très léger

Ports Source et Destination

Taille et Checksum

Défini dans le RFC 768

Transport sans connexion

Aucune «Poignée de main»

Livraison non fiable

Aucune correction d'erreurs

Sans contrôle de flux

Sans contrôle de congestion

Aucune garantie sur l'ordre de livraison


Pourquoi utiliser UDP

Pourquoi certaines applications utilisent UDP au lieu de TCP ?

Possibilité de contrôle plus fin par l'application

TCP continue à renvoyer les données qui ne sont pas acquitées

Certaines aplications qui utilisent UDP peuvent tolérer la perte de données

Diffusion de vidéo

VoIP (Voice over IP)

L'aplication decide s'elle doit ou non renvoyer les données - TFTP

Couche de transport légère

Pas besoin d'ouvrir une session

Entêtes bien plus «minces» que TCP

Pas besoin de garder l'état des sessions


La couche Réseau


La Couche Réseau

IPv4


Application Header + data

Entête IP

0 15 16 314-bit

Version4-bit

HeaderLength

8-bit Type OfService(TOS)

16-bit Total Length (in bytes)

16-bit Identification3-bitFlags 13-bit Fragment Offset

8 bit Time To LiveTTL

8-bit Protocol 16-bit Header Checksum

32-bit Source IP Address

32-bit Destination IP Address

Options (if any)

Data


Fonctions de la Couche Réseau

La couche Réseau (couche 3 OSI) offre des services pour l'échange de données entre deux dispositifs identifiés

Ses fonctionnalités de base sont :

Adressage

Encapsulation

Routage

Décapsulation

Note

la couche 3 offre du transport entre deux dispositifs, alors que la couche 4 offre du transport entre deux processus (granularité plus fine)


Protocoles de la couche 3

IP (Internet Protocol) – le plus connu

IPv4 – version 'actuelle'

IPv6 – très prochainement !

ICMP – utilisé à côté de IP pour le transport de messages de contrôle

Novell IPX

AppleTalk


Caractéristiques principales de IPv4


Connectionless

Les datagrammes IP sont envoyés sans aucun «préavis»

TCP : protocole orienté à connexions qui requiert l'établissement d'une connexion virtuelle avant d'initier la communication

UDP : protocole qui ne requiert aucune connexion préalable

UDP est une sorte de «extension» de IP, compte tenu le type de destination cible (machine versus processus)


Livraison Best-Effort (non fiable)

Les datagrammes IP sont envoyés au plus vite possible

possibilité de prendre des routes différentes

ordre de livraison non garantie

IP ne gère pas la fiabilité de la livraison

la perte de datagrammes n'est pas gérée par IP


Indépendance

La couche Réseau estindépendante de la technologie utilisée pourtransporter les datagrammes

C'est la responsabilité de lacouche 2 (Liaison de Données)de prendre un datagramme IP et le préparer pour la transmission

Dans certains cas, les routeurs sont obligés à découper lesdatagrammes en pièces plus petites pour s'adapter aux caractéristiques du réseau physique

MTU

fragmentation


Adressage en IPv4

www.thinkgeek.com

http://www.thinkgeek.com/


Adresses IP

Les adresses IPv4 ont 32 bits (4 octets)


Adresses IPv4

Une adresse IPv4 est composée de deux parties

adresse du réseau

adresse du hôte

Comment savoir combien de bits déterminent chaque partie ?


Adresses IPv4

Réponse :

Aujourd'hui – Adressage IP Classless

Le masque de sous-réseau détermine la partie de l'adresse du réseau et la partie de l'adresse du hôte

La valeur des premiers bits n'est pas importante (classful)

Routage Classless (CIDR)

Avant (il y a des années déjà) – Adressage IP Classful

La valeur du premier octet détermine la classe des adresses

Utilisé encore par les protocoles de routage classful comme RIPv1

Les tables de routage CISCO utilisent encore le découpage Classful


Adresses Classful


Types d'Adresses

Adresse du réseau

adresse qui identifie un réseau (tous les bits de la partie hôte = 0)

Adresse des machines

adresse valide pour être attribué à une machine

Adresse de diffusion

adresse utilisée pour envoyer un message àtous les hôtes d'un réseau(tous les bits de la partie hôte = 1)


Utilisation d'un Masque de Sous-réseau

Le masque est utilisé pour définir

la partie de l'adresse réseau

la partie de l'adresse hôte

longueur de 32 bits

une série de bits 1 suivie d'une série de bits 0

1's: partie réseau

0’s: partie hôte

11111111111111110000000000000000


Utilisation d'un Masque de Sous-réseau

Deux types de représentation

format décimal pointé

format prefixé

11111111.11111111.00000000.00000000

Décimal pointé : 255 . 255 . 0 . 0

Notation prefixée : /16


Un peu d'exercices

Indiquez la partie « réseau » de chaque adresse

Adresse Réseau Masque

172.0.0.0 255.0.0.0

172.16.0.0 255.255.0.0

192.168.1.0 255.255.255.0

192.168.0.0 255.255.0.0

192.168.0.0 255.255.255.0

10.1.1.0 /24

10.2.0.0 /16

10.0.0.0 /16


Un peu d'exercices

Indiquez la partie « réseau » de chaque adresse

Adresse Réseau Masque

172.0.0.0 255.0.0.0

172.16.0.0 255.255.0.0

192.168.1.0 255.255.255.0

192.168.0.0 255.255.0.0

192.168.0.0 255.255.255.0

10.1.1.0 /24

10.2.0.0 /16

10.0.0.0 /16


Encore un peu d'exercices

Déterminez l'adresse de diffusion de ces réseaux

Adresse Réseau Masque Adresse de Diffusion

172.0.0.0 255.0.0.0

172.16.0.0 255.255.0.0

192.168.1.0 255.255.255.0

192.168.0.0 255.255.0.0

192.168.0.0 255.255.255.0

10.1.1.0 /24

10.2.0.0 /16

10.0.0.0 /16


Encore un peu d'exercices

Déterminez l'adresse de diffusion de ces réseaux

Adresse Réseau Masque Adresse de Diffusion

172.0.0.0 255.0.0.0 172.255.255.255

172.16.0.0 255.255.0.0 172.16.255.255

192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.255

192.168.0.0 255.255.0.0 192.168.255.255

192.168.0.0 255.255.255.0 192.168.0.255

10.1.1.0 /24 10.1.1.255

10.2.0.0 /16 10.2.255.255

10.0.0.0 /16 10.0.255.255


Un Peu plus de Détails sur le Découpage

Le découpage en sous-réseaux permet de découper un réseau en plusieurs sous-réseaux

En comparaison avec les classes d'adresse anciennes, le processus de subnetting 'soustrait' des bits de la partie HÔTE

Subnetting n'augmente pas le nombre d'adresses

en fait, nous perdons d'adresses avec le subnetting

Pour chaque sous-réseau, nous perdons deux adresses

adresse du sous-réseau

adresse de diffusion du sous-réseau

Le dernier sous-réseau est aussi perdu, car il a le même adresse réseau que l'adresse de diffusion

Dans certains cas, le premier sous-réseau est aussi perdu (matériel ancien surtout)


Exemple

Network Network Subnet Host

172 16 0 0

172 16 1 0

172 16 2 0

172 16 3 0

172 16 Etc. 0

172 16 254 0

172 16 255 0

256 Subnets

28

Adresses de Sous-Réseaux

Réseau 172.16.0.0 avec masque /16 Nous découpons le réseau avec un masque 255.255.255.0 ou /24


Exemple

Sans sous-réseaux

216 – 2 adresses = 65534 adresses

Avec sous-réseaux

chaque sous-réseau a 28 – 2 = 254 adresses

Le premier et le dernier sous-réseau ne sont pas utilisés

Résultat = 'seulement' 64516 adresses disponibles


Adresses IP Spéciales

Route Défault (0.0.0.0)

Loopback

127.0.0.0 to 127.255.255.255

Link-Local

169.254.0.0 to 169.254.255.255 (169.254.0.0 /16)

Attribués aux interfaces locales lorsqu'il n'existe pas d'adresse IP attribué

TEST-NET Addresses

192.0.2.0 to 192.0.2.255 (192.0.2.0 /24)

réservés à des fins d'enseignement

peuvent être utilisées pour l'élaboration de documents


Adresses IP Privées

RFC 1918

10.0.0.0 to 10.255.255.255 (10.0.0.0 /8)

172.16.0.0 to 172.31.255.255 (172.16.0.0 /12)

192.168.0.0 to 192.168.255.255 (192.168.0.0 /16)

Ces adresses ne sont pas routés sur l'Internet

Besoin de NAT

Devraient être bloquées par les FAI

Permet la création de réseaux privés avec 16,777,216 hôtes (/8)


Routage - Clin d'oeil

Les routeurs connaissent :les réseaux directement connectés (C):

Adresses réseaux de ses interfacesRéseaux distants

Routes statiquesRoutage Dynamique (R = RIP)

192.168.1.254/24

C 192.168.2.0/24 is direction connected, FastEthernet0/1

Network 192.168.2.0/24

Network 192.168.1.0/24


Table de Routage d'un Hôte

Les hôtes ont toujours une table de routageNormalement cette table contient

son propre adresse réseau (réseau directement connecté)l'adresse de la passarelle par défaut

Généralement, les hôtes n'ont pas des entrées pour les réseaux distants

netstat –r

ou

route print


Du Logiciel au Matériel :La couche Liaison de

Données (couche 2 OSI)


Couche Liaison de Données

Ethernet, PPP, ISDN, Frame Relay, ATM


Les Trames

La couche Liaison de Données prépare un datagramme pour être transporté à travers le médium local. Les données de la couche 3 sont encapsulés dans des trames

Une trame contient

Données – couche 3 (datagramme IP ou autre information couche 3)

Entête – Informations de contrôle, comme les adresses MAC

Queue – Informations de contrôle, comme détection d'erreurs



Implémentation

La couche 2 est implémentée à la fois comme logiciel et matériel

logiciel : interface avec les couches supérieures, routage MAC

matériel : interface avec le médium (signaux électriques)


Les sous-couches

La couche 2 est composée de deux sous-couches (normalement) :

Logical Link Control (LLC) – Interface logiciel pour la liaison avec les couches supérieures

Rajoute les informations pour identifier/aiguiller les informations des protocoles supérieures

Media Access Control (MAC) – géré par le matériel

Effectue l'adressage et l'encapsulation des données dans les trames


Accès au Médium

Media Access Control

Coordonne l'injection de données dans le médium

La méthode d'accès au médium dépend du type de partage

y a-t-il plus de deux noeuds par lien ?


Accès série ou multi-accès

Réseaux Point-à-Point

Deux noeuds seulement

Généralement des sous-réseaux /30

Protocoles: PPP, HDLC, Frame Relay

Réseaux à multiples accès (LANs)

Plusieurs noeuds

Le masque de sous-réseau dépend du nombre de hôtes

Protocoles: Ethernet, 802.11 (wi-fi), Frame Relay Multipoint


Type de Transmission

Simplex

transmission dans une seule direction

Half-duplex

transmission dans les deux sens, mais en alternance

Hubs Ethernet utilisent half-duplex

Full-duplex

Transmission dans les deux sens simultanément

Switches Ethernet utilisent full-duplex

La plupart des liens série sont full-duplex


Contrôle d'Accès au Médium

Les réseaux multi-accès peuvent utiliser différents types d'accès au médim partagé

CSMA/CD – Hubs

les dispositifs détectent les collisions; mise en attente pendant une intervalle aléatoire

CSMA/CA – Wireless

si le réseau est libre, demande d'autorisation pour émettre

uniquement une machine autorisée peut envoyer des données pendant cette période

Passage de Jeton – Token Ring

accès déterministe, pas de collision

ATTENTION

domaines de collision != domaines de diffusion

voir le cas des switches


Le standard Ethernet

Histoire

1970’s - crée par Robert Metcalfe à Xerox PARC

1980 - Le protocole Ethernet a été publié par Digital Equipment Corporation, Intel et Xerox (DIX)

1985 – Standardisé par l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

IEEE 802.2 (LLC) and 802.3 (MAC)

Ethernet (dans ses différentes versions) est le standard le plus utilisé pour les LANs


Les Working Groups IEEE

802.1

802.2

802.3

802.4

802.5

802.6

802.7

802.8

802.9

Networking Overview and Architecture

Logical Link Control

Ethernet

Token Bus

Token Ring

MANs

Broadband

Fiber Optic

Isochronous LAN

802.11 Wireless LAN


L'Adresse MAC

Chaque carte Ethernet a une adresse MAC unique

permet aux machines de s'identifier lorsqu'elles entrent dans un réseau; donne aux hôtes un « nom » permanent et unique

inconvénient : pas d'organisation hiérarchique (adressage local uniquement)

Les adresses MAC

ont une longueur de 48 bits

écrits comme 12 chiffres en hexadécimal

Les 6 premiers chiffres identifient le fabricant (Organizational Unique Identifier - OUI)

Les autres 6 chiffres sont attribués par le fabricant

en théorie : valeurs uniques


Réseaux : Point de Vue Physique


Définition

Réseau :

« Assemblage de composants informatiques (matériels, logiciels, câblage) permettant à plusieurs ordinateurs de communiquer entre eux rendant accessibles à tous un ensemble de services »

Même au niveau physique nous trouvons différents points de vue d'un réseau, selon le niveau de compétences et d'abstraction !

Plusieurs types de classification

taille

topologie

technologie, ...


Classification par Taille

LAN : réseau local (Local Area Network)

Petite taille (site local d'entreprise < 1 km)

MAN : réseau métropolitain (Metopolitan Area Network)

Haut débit

Unité : géographique

WAN : réseau étendu (Wide Area Network)

Unité : une entreprise

Différentes zones géographiques

Sites différenciés


Classification par Taille

Internet : réseau mondial (Interconnected Networks)

Déstructuré

Particuliers et entreprises

Accès : FAI (Fournisseurs d'Accès à Internet)


Réseaux LAN selon la Topologie

Première question : topologie physique ou logique ?

ÉtoileAnneau

Bus

Point-à-Point


Topologie LAN

Topologique physique vs topologie logique

Topologie physique : câblage

Topologie logique : cheminement des messages

Exemple :

hub

physique=étoile

logique=bus

switch

physique=étoile

logique=point à point


Matériel Réseau

Matériel passif

Câblage

Connecteurs

Matériel actif

Entre deux LAN

Routeur : router (aiguiller)

Passerelle : gateway (aiguiller + traiter)

Au sein d'un LAN

Concentrateur : hub (dupliquer/renforcer le signal)

Commutateur : switch (aiguiller)


Câbles : Support des Communications

Transmission des bits sur une voie

Signal électrique (alternatif) : tension discrète

Standard de codage (fabricant de la carte)

Valeurs des tensions

Débit : bit/s

10 Mbit/s ; 100 Mbit/s ; 1Gbit/s ; 10 Gbit/s

Émettre et recevoir

Simplex, Half-duplex, Full-duplex


Codage


Caractéristiques de Performance d'un Câble

L'impédance

Equivalent à la résistance pour un courant continu

Affaiblissement linéique (ou atténuation)

Mesuré en décibel (dB) par kilomètre ou pour 100m

Croît avec la fréquence du signal et la longueur du câble

Plus l'impédance est élevée, plus l'affaiblissement est faible

Affaiblissement paradiaphonique

Aptitude pour un câble à ne pas être perturbée par les signaux transmis par le câble voisin


Les Distorsions d'un Signal


Les Câbles


Câble Coaxial

Utilisé notamment avec les anciennes installations Ethernet 10 Mbit/s

Construction :

Gaine : protection du câble (caoutchouc, PVC ou téflon)

Blindage : partie métallique entourant le câble diminuant le bruit due aux parasites

Isolant : (diélectrique) évite le contact (court-circuit) entre l'âme et le blindage

Âme : brin de cuivre ou brins torsadés transportant les données


Câble Coaxial

Deux types

10base5 (Thicknet)

câble plus gros (12mm)

longueur d'un segment : 500 mètres

connexion avec une prise « vampire »

10base2 (Thinnet)

câble plus fin (6 mm)

segment jusqu'à 185 mètres

connexion type BNC


Câble à Paires Torsadées

Normes EIA/UTA :Utilisations supportées / conditions d'utilisation

Distances maximales

Câble UTP (Unshielded Twisted Pairs) : non blindé

Peu coûteux ; bien supporté

Segments de 100 m

Exemples courants : Ethernet 100BaseTX (Fast Ethernet)


Câble à Paires Torsadées

Câble STP (Shielded Twisted Pairs) : blindé (maille métallique)

plus grande distance

meilleure tolérance aux interférences électromagnétiques

peu utilisés (sauf environnement hostile)

Câble STP Câble S-FTP


Les Connecteurs RJ-45

Connecteur typique pour les câbles UTP/STP

Deux normes :

EIA/TIA 568A

EIA/TIA 568B


Les Connecteurs RJ-45

Câble droit (568A<->568A ou 568B<->568B)

Connexion entre deux dispositifs « différents »

PC et switch

PC et hub

Switch et routeur

Câble croisé (568A<->568B)

Connexion entre deux dispositifs « similaires »

PC et PC

PC et routeur

Switch et hub / switch et swith / hub et hub

Routeur et routeur


Connexion Câble Croisé


Connexion Câble Croisé


Le cable Roll-over

Câble simple utilisé pour se connecter aux dispositifs CISCO

Ce câble fait une simple inversion d'ordre des fils


Les Câbles Optiques

Utilisation

Liaison entre répartiteur (backbone), centraux téléphoniques urbains et inter- urbains

Couplage de segments dans une ville, entre deux villes, entre les continents

Avantages

Légèreté, immunité au bruit

Faible atténuation, sécurité (difficile à mettre sur écoute)

Inconvénients

Peu pratique dans des réseaux locaux (installation difficile)

Coût relativement élevé, Relative fragilité

Distributeur central de la fibre optique


Définition

Une fibre optique est composée de 3 éléments principaux

Le coeur dans lequel se propage les ondes optiques

La gaine optique d'indice de réfraction inférieur à celui du coeur, qui confie les ondes optiques dans le coeur

Le revêtement de protection qui assure la protection mécanique de la fibre

– Les fibres (appelées brins au sein d'un câble) sont regroupées dans des câbles par multiples de 2, de 8 ou de 12


Types de Fibre

La fibre multimode

La fibre à saut d'indice (réfraction à angle droit)

Coeur et gaine optique en verre de différents indices de réfraction. Cette fibre provoque une grande dispersion des signaux la traversant, ce qui génère une déformation du signal reçu

La fibre à gradient d'indice (onde de forme sinusoïdale)

le coeur est constitué de couches de verre successives ayant des indices de réfraction proches

La fibre monomode

le coeur est si fin que le chemin de propagation des différents modes est pratiquement direct.


Types de Fibre


Le Transceiver Optique

Convertit les impulsions électriques en signaux optiques par

Les LED (Light Emitting Diode) qui fonctionnent dans l'infrarouge

Les lasers, utilisés pour la fibre monomode

Reçoit des signaux optiques qui sont convertis en impulsions électriques par un phototransistor ou une photodiode


Les Connecteurs


Le Couplage

Le couplage des FOs est toujours délicat

Méthodes communes

Par couplage mécanique de deux connecteurs mis bout à bout au moyen d'une pièce mécanique de précision

Par collage mécanique (splicing) qui est utilisé lors de réparation ou pour la connexion de câbles pré confectionnés « Pig tail »

La fusion au moyen d'un appareil à arc électrique


Les Transmissions Sans Fil

Plusieurs systèmes sont utilisés l'infrarouge, le rayon laser ou les ondes électromagnétiques. Ces techniques servent, le plus souvent à relier des bâtiments, des sites isolés ...

Bluetooth (PAN) – distances jusqu'à 10 m

WiFi (W-LAN) – distances jusqu'à 100 m

WiMAX – quelques kilomètres (5-20 km)

Réseaux cellulaires – GSM, UMTS, HSPDA (3G+)

Liaisons hertziennes

Satellites