INTRODUCTION Pourquoi des réseaux, pourquoi des normessuffi.free.fr/reseau/01-Concepts_generaux.pdf · CNAM-Réseaux-B1 Partie I - chap. 1/Concepts généraux Support de cours 1/41

CNAM-Réseaux-B1 Partie I - chap. 1/Concepts généraux

Support de cours 1/41

INTRODUCTION

Pourquoi des réseaux, pourquoi des normes ?

� Nécessité de communication entre machines.

� Mécanismes de communication spécifiques à chaque constructeur.



La Normalisation � Besoins utilisateurs : Communication entre systèmes hétérogènes � Une réponse normalisée : L’OSI de l’ISO

• Description fonctionnelle des tâches de communication

• Découpages en 7 couches de ces tâches

� Une autre réponse : TCP/IP



POURQUOI UN MODELE EN COUCHES ? � Principe de décomposer les tâches pour mieux les appréhender � Exemple de communication � Pourquoi 7 couches ?

Aix-en-Provence Chef de Service

Secrétaire

Service du courrier

Service du courrier

Secrétaire

Paris Chef de Service



LES ORGANISMES DE NORMALISATION � Synoptique � ISO : International Standard of organisation � UIT-T : Union Internationale des Télécoms ex. CCITT � AFNOR : Association française de normalisation � ANSI : American National standard Institute � IEEE : Institute of Electrical and Electronic Engineers � EIA : Electronic Industries Association (RS232).

UIT ISO

ANSI AFNOR

IEEE EIA Org. Europe.



LES ORGANISMES DE NORMALISATION Les organismes de normalisation internationaux et

français � ISO o Organisation non gouvernementale o Normalise tous les domaines techniques sauf électricité,

électrotechnique et électronique (CEI) o Norme International ou IS (après WD, DP, DIS)

� UIT (Union Internationale des Télécommunications) o Organisation intergouvernementale dont dépend l’UIT-T (ex –

CCITT) o UIT-T : communication sur câble

� UIT-T o Publie de recommandations tous les 4 ans (blue book) o Série V concerne la téléphonie et les modems (V24) o Série X concerne les réseaux (X.400) o Série S le RNIS (bus S0) o Série T télécopie, vidéotex

� ECMA European Computer Manufacturer Association o Regroupe des constructeurs européens ou non de matériel

informatique � AFNOR (Association Française de normalisation) o Siège à l’ISO o Produits de normes (Z67-130)



LES ORGANISMES DE NORMALISATION Les organismes de normalisation américains

� ANSI (American Standard institute)

• Homologue de l’AFNOR • C Ansi • X3T9.5

� EIA (Electronic Industries Association)

• Association professionnelle • Recommended Standard (RS 232, RS 422)

� IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

• Domaine des réseaux locaux • 802.1 décrit la gestion et l’interconnexion des réseaux ainsi

que les relations entre les autres normes • 802.2 décrit la couche liaison de données (LLC) • 802.3 décrit les réseaux avec une topologie en bus et une

méthode d’accès aléatoire CSMA/CD. Il s’agit des réseaux Ethernet.

• 802.4 décrit les réseaux avec une topologie en bus et une méthode d’accès à jeton (Token Bus).

• 802.5 décrit les réseaux avec une topologie en anneau et une méthode d’accès à jeton (Token Ring).

• 802.6 réseau métropolitain MAN.



LE MODELE OSI Le modèle à 7 couches

LES 7 COUCHES

APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON

PHYSIQUE

Accès à OSI

Représentation des données Syntaxe

Dialogue Synchronisation

Acheminement de l’information de bout en bout

Adressage Routage Paquets

Détection et correction des erreurs Codage des trames

Accès au média Support



LE MODELE OSI Schéma de communication

Service Communication

logique

Protocole COUCHE N+1 COUCHE N+1

COUCHE N

COUCHE N-1

COUCHE N

COUCHE N-1

� PROTOCOLE : Communication entre systèmes homologues distants � SERVICE : Communication entre systèmes adjacents au travers de S.A.P ou Service Access Point



LA COUCHE APPLICATION

� C’est la partie du réseau accessible par l’utilisateur Les Grandes Fonctions � Le transfert de fichier

FTAM (ISO 8571) FTP mais aussi NFS

� La connexion à distance ou émulation de terminal

VT (ISO 9040 et 9041) Telnet

� L’exécution de commandes à distance

JTM (ISO 8831 et 8832) Remote Command

� La messagerie Electronique

X.400 (UIT-T, ISO 10021 1-7) SMTP (Mail)

� L’annuaire

X.500 LDAP mais aussi DNS



FTAM (File Transfer, Access and management)

� Norme ISO 8571 en 1987, composé de 4 parties

• Concepts généraux et définitions de base • Définition du système de fichiers virtuels • Définition du service de fichiers • Définition du protocole

� Notions importantes

• Le système de fichier virtuel • Le régime FTAM



FTAM Le système de fichier virtuel

� Rendre transparent au protocole de fichier

• Les divers modes d’utilisation • Les différentes descriptions de stockage • Méthode d’accès aux fichiers réels

� Un fichier virtuel est décrit par :

• Un nom non ambigu • Des attributs de fichiers • Un contenu exprimé en unité de données (FADU)

� Les attributs

• Les attributs descriptifs (comptabilité, historique) et actions réalisables sur les fichiers

• Attributs actifs (attributs du fichier utilisé) • Attributs courants (identité, localisation de l’utilisateur)

SGF Réel Système A

FICHIER A

SGF Réel Système B

FICHIER B

FTAM

Fichier virtuel A

Fichier virtuel B

Gestion de fichiers virtuels



FTAM Fonctionnalités et services

� Le régime FTAM

• Régime proprement dit (association) • Régime de sélection de fichier (sélection, création) • Régime ouvert de fichier (ouverture) • Régime de transfert

� Unités fonctionnelles

• U1 Noyau • U2 Lecture • U3 Ecriture • U4 Accès au fichier • U5 Gestion réduite de fichier (création, suppression de fichiers) • U6 Gestion étendue de fichier (U5+ modification d’attributs) • U7 groupement • U8 Verrouillage de FADU • U9 Reprise • U10 Redémarrage de transfert de donnés

� Notions de classe de service

• Classe de transfert • Classe d’accès • Classe de gestion (gère et contrôle le fichier virtuel) • Classe de transfert et gestion • Classe sans contrainte

� Les primitives

• Primitives d’accès (F-OPEN, F-READ, F-CLOSE) • Primitives de Transfert (F-GET-FILE et F-PUT-FILE).



LA MESSAGERIE X400 / SMTP

� Les objectifs

o Asynchronisme o Réutilisation des messages o Destinataires multiples

� Créer une messagerie o Pas si complexe o Peu d’intérêt si elle ne peut pas communiquer avec d’autres

� Recommandations X.400

o CCITT (UIT-T) o ISO 10021 1-7 ou MOTIS o Modèle fonctionnel et les services d’un STM (X400) o Informations nécessaires à leur réalisation (X.401,

408,409,410,411,420,430) � Le monde Internet : SMTP



LA MESSAGERIE Le modèle fonctionnel X.400

� X.400 définit

• Un modèle de traitement de message (MHS ou Message handling systems)

• Des services de messagerie personnelle (IPM ou InterPersonnal Messaging)

• Des services de transfert de messages

Utilisateur Utilisateur

Agent Utilisateur

Agent de Transfert de

Message MTAE


Message MTAE


Message MTAE

Agent Utilisateur

Agent Utilisateur

MHS Système de Traitement De Messages

MTS Système de Transfert De Messages



LA MESSAGERIE X400

� Le MTS

• Il est composé du MTA (Message Transfert Agent) • Chargé de l’acheminement du courrier (routage) • Service de transfert, facilités d’archivage et suivi du

courrier • Pas d’interprétation, ni d’altération du contenu • // Monde TCP/IP : Serveurs de messageries

� Le MHS : MTS + User Agent

� Les agents utilisateurs

• Utilisent les services de transfert via des procédures de soumission ou de livraison

• X.411 (MHS : Message Transfer Layer)

� Les Messages

o Corps de message (texte, graphique, voix) et entête o X420 (MHS: IPM User Agent Layer) o X408 (MHS :Encoded information type conversion rules)

Entité Agent

Utilisateur

Entité Agent de Transfert de Messages

Entité Agent de Transfert de Messages

Entité Agent

Utilisateur

Entité de Soumission Livraison

P1 P3

P2 UAL

MTL



LA COUCHE PRESENTATION � Elle a en charge la représentation des données � Pourquoi ? Lorsque la communication a été réalisée, il faut s’assurer que les octets et la structuration de ceux-ci (syntaxe) ont bien la même signification pour les entités qui communiquent. � Une norme ASN.1 (ISO 8824 et ISO 8825)



LA COUCHE PRESENTATION ASN1 8824

� Langage de représentation des données

� Objectifs

• une notation formelle • structuration de l’information <> langage de

programmation • spécification des données indépendamment des langages

informatiques et de leur représentation physique • conçu pour toutes sorte d'applications communicantes

� Type de base

• les entiers (INTEGER), • les booléens (BOOLEAN), • les chaînes de caractères (IA5String, UniversalString...), • les chaînes de bits (BIT STRING), • etc,

� Structuration des types

o des structures (SEQUENCE), o des listes (SEQUENCE OF), o un choix de types (CHOICE),

� Pour chaque type :

des contraintes de sous-typage permettent de restreindre l'ensemble des valeurs qui constitue son domaine.

� Divisé en 4 parties (depuis 1994) o Spécification de la notation de base, o Spécification des objets informationnels, o Spécification des contraintes, o Paramétrisation de spécifications ASN.1.



LA COUCHE PRESENTATION ASN1 8825

BER Basic encoding Rules

� La BER définit des règles de codage des données qui seront transmises � Elle définit le codage :

• de l’ensemble des types de bases ou structurés • sous forme TLV • avec 3 représentations de la longueur (courte, longue, non défini)



COUCHE SESSION

Ouverture d’une communication Communication (échange de données)

Fermeture de connexion � La synchronisation : structure la communication entre l’émetteur et le récepteur en jalonnant la communication avec des points de synchronisation.

Point de synchro � Communication dans le temps � Affranchissement de la couche Transport. Ex : Bourrage imprimante.



LES COUCHES INTERMEDIAIRES Les couches Transport et Réseau

� Ce sont elles qui ont en charge d’acheminer l’information entre systèmes distants. Pour cela, elles doivent :

• Déterminer un chemin entre l’émetteur et le récepteur • Garantir la fiabilité de ce chemin

� Caractéristiques

• Peu ou jamais vues de l’utilisateur • Connues de l’administrateur réseau



LA COUCHE TRANSPORT

ROLE CAPITAL DANS LE PROCESSUS DE COMMUNICATION

� L’acheminement de bout en bout de l’information entre l’émetteur et le récepteur. � Indépendante par rapport aux couches inférieures � Service de transmission pour la couche 5

� 2 Modes

• Mode connecté • Mode non connecté

Couche 3

Aix Marseille

Paris



TRANSPORT OSI � 5 Classes de service numérotées de 0 à 4 � Classe 0 : basée sur un réseau réputé sans erreur. Fragmentation et ré-assemblage des messages classe de base � Classe 1 : service identique à Classe 0 + reprise de connexion sur erreur signalée par la couche 3. � Classe 2 : basée sur un réseau réputé sans erreur. Service identique à Classe 0 + Multiplexage de connexions transport sur réseau. Contrôle de flux. � Classe 3 : Services Classe 1 + Classe 2. � Classe 4 : classe la plus complète. Reprise sur erreur non signalée et gestion de plusieurs connexions réseaux pour une même connexion transport



LES PROTOCOLES TCP/UDP

User Datagram Protocol � Caractéristiques

• Protocole de communication sans connexion

• Non fiable : pas moyen de savoir si les données ont bien été émises

Transmission Control Protocol � Caractéristiques

• Mode connecté

Poignée de main appelé three-way handshake TCP utilise les numéros de port pour réaliser une connexion. Une connexion = (adresse ip, numéro de port source), (adresse ip, numéro de port destination). Usage d'une fenêtre de transmission.

• Fiabilité

Utilisation d'un mécanisme d'accusé de réception

• Contrôle de Flux



LA COUCHE RESEAU Principes généraux (1)

� La couche 3 a pour rôle essentiel de déterminer le chemin optimal qui mène de l’émetteur au récepteur. � Deux modes possibles :

• Le mode connecté. • Le mode non connecté.

� Mode connecté circuit virtuel chemin unique

Destinataire Emetteur � Mode non connecté : datagrammes (paquets)

Récepteur Emetteur



LA COUCHE RESEAU Principes généraux (1)

� Les fonctions � Le routage

RIP (Route Information Protocol) OSPF (Open Shortest Path First)

� La résolution des problèmes de congestion � La gestion des adresses � La gestion des différences entre réseau

?



LA COUCHE RESEAU Conversion des adresses logiques

en adresse physique � Pourquoi ?

• Adressage des machines connectées au réseau indépendant des adresses physiques.

� Deux raisons :

• Connaissance exhaustive des adresses physiques des machines avec lesquelles elle doit communiquer.

• Problème du changement d'adresse physique d'une machine



LA COUCHE RESEAU

Les adresses IP

� Adresse de classe A : le premier octet doit être inférieur ou égal à 127. Le premier octet est l'adresse du réseau et les trois suivants l'adresse de la machine (partie hôte). � Adresse de classe B : le premier octet doit être compris entre 128 et 191. Les deux premiers octets représentent l'adresse du réseau et les deux derniers l'adresse de la machine (partie hôte).

� Adresse de classe C : le premier octet doit être compris entre 192 et 223. Les trois premiers octets représentent l'adresse du réseau et le dernier l'adresse de la machine.



LA COUCHE LIAISON � Transmission correcte bits à bits de l’information. � Responsable de l’acheminement sans erreur de blocs d’info sur le support de transmission (média). � Offre des mécanismes de détection et de correction des erreurs. � Plusieurs protocoles de niveau 2 : SDLC, HDLC, LLC.

• HDLC normalisé par l’ISO (LAP-B pour X.25-2) • LLC normalisé par l’IEEE et utilisé dans les réseaux

locaux.



LA COUCHE 2 DE l’IEEE Présentation

� La couche 2 du modèle IEE introduit un découpage de la couche liaison en deux par rapport à la norme OSI. � Il s’agit des couches LLC (Logical Link Control) et MAC (Medium Access Control) � La sous-couche haute LLC assure l’indépendance par rapport au problème d’accès au média �La sous-couche MAC « couche basse » résout les problèmes d’accès au média. Elle prend en quelque sorte en charge la communication avec la couche physique. �Le réseau local couvre une partie de la couche physique et une partie de la couche liaison (MAC) � Un réseau correspond à un type d’accès à un média.

LLCMAC

réseau

Physique

RESEAU

LIAISON

PHYSIQUE

802.2

802.3 CSMA/

CD

802.5 Token Ring

X3T9.5 ANSI



LA SOUS COUCHE LLC Présentation

� Partie haute de la couche liaison � Interface homogène par rapport à la couche 3 �Affranchissement par rapport aux problèmes d’accès � 3 Classes

• LLC 1 : service sans connexion et sans acquittement Utilisé par ETHERNET

• LLC2 : service avec connexion et acquittement. Une connexion est établie : les paquets sont numérotés.

• LLC3 : service sans connexion et avec acquittement.

Peu utilisé. Chaque trame envoyée est acquittée.



LA SOUS COUCHE MAC Présentation

Elle a pour but de gérer les accès au réseau

Qui émet, comment et quand ? � Pourquoi ?

Plusieurs stations sur le réseau

Nécessité de définir des critères pour accorder les temps de parole. � Solutions normalisées par IEE

• Anneau à jeton • Bus à jeton • CSMA/CD

� Caractéristiques

• Chaque carte est identifiée par une adresse physique • Toute trame émise comporte l’adresse de l’émetteur et du

récepteur



LA COUCHE PHYSIQUE Introduction

� Trait à tout ce qui concerne la connexion physique d’un équipement sur le réseau ainsi qu’à la constitution des signaux électriques. � Elle définit :

• La connectique i.e. le raccordement de l’équipement sur le média.

• La forme des signaux et le codage utilisé. • Le média lui-même

� Les notions importantes

• La topologie • La transmission du signal • Le média



LA COUCHE PHYSIQUE Concepts de base

� Le système source • ETTD (Equipement Terminal de Traitement de Données) • DTE en anglais (Data Equipment Terminal).

� L’adaptateur

• ETCD (Equipement Terminal de Circuit de Données) • DCE (Data Communication Equipment) en anglais. • Modem pour la transmission analogique à partir d’un signal

numérique. (Modulateur). • ERBDB (Emetteur – Récepteur en Bande De Base) pour la

transmission numérique. (Transcodeur). � On appelle « jonction » la partie qui relie l’ETTD et ETCD.




� Liaison série et liaison parallèle

• Sur une liaison parallèle, les bits d’un même caractère sont transmis en même temps sur plusieurs fils différents.

• Sur une liaison série, ils sont transmis les uns à la suite des autres.

� La liaison parallèle est

• plus rapide • plus chère, plus encombrante (plus de fils) • Très mauvaise sur de longues distance (le déphasage entre les

différents signaux du même câble entraîne souvent une désynchronisation).

� La transmission série est donc utilisée pour les distances longues (supérieures à quelques mètres).




Transmission synchrone ou asynchrone � Deux façons de transmettre le signal afin qu’il soit correctement interprété par le récepteur. � En mode asynchrone

• Les signaux sont transmis n’importe quand. • Pas d’horloge entre la source et la destination. • Les bits Start et Stop encadrent le caractère transmis.

� En mode synchrone

• Introduction d'un signal d’horloge. • Les bits des différents caractères sont transmis directement les

uns à la suite des autres à chaque période d’horloge



LA COUCHE PHYSIQUE

Concepts de base Mode de liaison entre un émetteur et un récepteur � Il en existe trois

� Mode simplex : o La transmission ne peut se faire que de A vers B o Ex : radio, télévision

� Mode semi-duplex : o Half Duplex o La transmission peut se faire dans les deux sens, mais

alternativement o Ex : CB, talkie-walkie).

� Mode duplex intégral o Full Duplex o La transmission se fait dans les deux sens simultanément o Ex : téléphone



LA COUCHE PHYSIQUE La topologie

� Description de l’organisation du réseau et de la répartition physique des équipements. � 3 grands types de topologie En bus En étoile En anneau



LA COUCHE PHYSIQUE La transmission du signal

� Signaux véhiculés sur le réseau # signaux des stations � Pourquoi ?

• Problème de synchronisation entre stations • Problème de reconnaissance du signal • Problème d’atténuation du signal

� Notion de Brouilleur o Série de bits identiques difficiles à interpréter par le récepteur o Multiplie les transitions de 0 et 1

� 2 possibilités de transmissions Le codage en Bande de Base

o Signaux carrés o Deux ou plusieurs niveaux de tensions o Distance relativement courte o Réseaux locaux

Le codage en Large Bande

o Modulateur o Utilisation d’une fréquence de base (porteuse) o Fréquence relativement faible (signal peu atténué)



LA COUCHE PHYSIQUE La transmission du signal : bande de base

� Le codage NRZ (No Return to Zero)

o très proche du binaire o +V pour représenter un 1 –V pour représenter un zéro. o la composante continue du signal est nulle

� Le codage NRZI (NRZ Inverted)

o inverse le signal si le bit à transmettre est 0 o évite un signal continu lors d’une longue succession de 0.

� Le codage Manchester

o une inversion du signal systématique au milieu de la période d’horloge o impossibilité d’avoir un signal continue o front montant -> 1 o front descendant -> 0

� Le codage Manchester différentiel o présence d’une transition 1 o absence de transition -> 0 o signal sans polarité

� Multiplexage temporel



LA COUCHE PHYSIQUE La transmission du signal : le Large Bande

� Un modulateur génère des sinusoïdes. 3 paramètres caractérisent une sinusoïde :

o La fréquence o L’amplitude o La phase

� Pour coder une information, on peut jouer sur ces trois paramètres. � Modulation d’amplitude o La plus traditionnelle o L’amplitude varie selon les bits à transmettre o Radio ondes courtes

� Modulation de phase o Très employée avec les modems

� Modulation de fréquence o Changement de fréquence lors de changement de bits o Avec ou sans rupture de phase

� Multiplexage fréquentiel o Plusieurs signaux sur le média o Autant de canaux o Frequencing Division Multiplexing



LA COUCHE PHYSIQUE La transmission du signal : le Large Bande

La modulation d’amplitude ou ASK : L’amplitude du signal varie du simple au double suivant que l’on veuille transmettre un 0 ou un 1.

La modulation de fréquence ou FSK : La fréquence du signal varie du simple au double suivant que l’on transmette un 0 ou un 1.

La modulation de phase ou PSK La phase du signal varie en fonction du bit à envoyer.

Chacune de ces modulations peut avoir 2 états (0 ou 1), comme sur les exemples précédents, mais également 4, 8, 16 ou plus états. L’exemple ci-contre illustre une modulation PSK à 4 états.

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