Thierry Schanen Communiquer l’information Les réseaux

Thi

erry

Sch

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Communiquer l’information

Les réseaux

Thi

erry

Sch

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Sommaire

1. Communiquer = problématiques

2. Communication de l’information

3. Modèles OSI TCP-IP

4. Adressage

5. Circulation des données – Les trames

6. Protocoles

7. Structure et topologie des réseaux

8. Aspect matériel

Thi

erry

Sch

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1- Problématiques de la communication de

l’information

De nouveaux besoins…

Thi

erry

Sch

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1. Les systèmes comportent de plus en plus de capteurs.

2. Les données sont de plus en plus riches (moins d’infos T.ou R. et plus d’infos analogiques ou numériques).

Un flux de données de plus en plus volumineux entre le système physique et son organe de commande.

Convergence de plusieurs problématiques :

Thi

erry

Sch

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3. Décentralisation, éloignement de la commande.

Risque de perte de qualité dans la transmission de l’information.

Complexité et coût du câblage : « une info = un fil » n’est plus possible.


Thi

erry

Sch

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4. Traitement des informations de plus en plus complexe.

Traitement numérique de l’information prédominant.

Convergence (ou confusion ?) entre l’automate programmable et l’ordinateur.


Thi

erry

Sch

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5. Mutualisation des ressources, échange de données, supervision à distance.

Nécessité d’un dialogue entre les appareils.


Thi

erry

Sch

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6. Offre de plus en plus vaste quant aux appareils, marques, types …

Transparence pour l’utilisateur. Compatibilité. Standardisation des connexions.


Thi

erry

Sch

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Exemple dans l’automobile :Les nouvelles normes (antipollution, sécurité…) et les demandes de confort croissantes entraînent une augmentation des fonctions électroniques et donc des capteurs et des traitements (climatisation, ABS, aide à la navigation …)Sur un véhicule haut de gamme, le câblage de l’ensemble des éléments représente un faisceau d’environ :

Problèmes de coût, encombrement, fiabilité, diagnostique.

• 2 km,• 40 kg,• 1800

connections.

Thi

erry

Sch

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Exemple dans l’automobile :

SAC GONF.CONDUCTE

UR

SATELLITE FRONTAL D

SATELLITE FRONTAL G

SAC GENOUX

PASSAGER

SAC GENOUX

CONDUCTEUR

SATELLITE LATERAL

AVG SAC LATERAL

ARG

PRETENSIONNEUR ARG

CLEFINHIB

PASSAGER

SATELLITE LATERAL

ARD

SAC LATERAL

ARD

PRETENSIONNEUR ARD

PRETENSIONNEUR

CONDUCTEUR

PRETENSIONNEUR

PASSAGER

BOITIER RBGPlanc

hede bord

habitacle

COM 2000

POINT DE MASSE

N°40

POINT DE MASSE

N°31

POINT DE MASSE

N°54

FAISCEAU PORTE ARDSATELLITE

LATERAL AVD

POINT DE MASSE

N°xy

BSI

Bouclagepass

vers BSI

SAC GONF.PASSAGER

CAPTEURCHOC PIETON

D

1

2

3

1,2,3

CAPTEURCHOC PIETON

G

FIBRE OPTIQUEPIETON

ALLUMEURCAPOT ACTIF

G

ALLUMEURCAPOT ACTIF

D

ARCEAU G

ARCEAU D

CAPOTACTIF

4

5

4,5

CAPTEUR PRECRA SHFRONTAL

CAPTEUR PRECRA SH

LATETAL G

ENROULEURREVERSIBLE

COND

FAISCEAU PORTE ARG

ENROULEURREVERSIBLE PASS

CAPTEUR PRECRA SHLATETAL D

SAC LATERAL

PASSAGER

CAPTEURDE MASSEPASSAGER

CAPTEURGLISSIEREPASSAGER

COV

NAPPES D’ASSISSE ET DORSALE F

AISC

SIEGE

PASS

4,5

CAPTEURDE MASSECONDUCTE

UR

SAC LATERAL CONDUCTEUR

CAPTEURGLISSIERE

CONDUCTEUR

17

8

9

COV

7 8 9

FAISC

SIEGE

COND

NAPPES D’ASSISSE ET DORSALE

FAISCEAU HABITACLE

FAISCEAU

PRINCIPAL

FAISCEAU PLANCHE DE BORD

SAC GONF.CONDUCTE

UR

SATELLITE FRONTAL D

SATELLITE FRONTAL G

SAC GENOUX

PASSAGER

SAC GENOUX

CONDUCTEUR

SATELLITE LATERAL

AVG SAC LATERAL

ARG

PRETENSIONNEUR ARG

CLEFINHIB

PASSAGER

CLEFINHIB

PASSAGER

SATELLITE LATERAL

ARD

SAC LATERAL

ARD

PRETENSIONNEUR ARD

PRETENSIONNEUR

CONDUCTEUR

PRETENSIONNEUR

PASSAGER

BOITIER RBGPlanc

hede bord

habitacle

BOITIER RBGPlanc

hede bord

habitacle

COM 2000

POINT DE MASSE

N°40

POINT DE MASSE

N°40

POINT DE MASSE

N°31

POINT DE MASSE

N°54

POINT DE MASSE

N°54

FAISCEAU PORTE ARDSATELLITE

LATERAL AVD

POINT DE MASSE

N°xy

BSI

Bouclagepass

vers BSI

SAC GONF.PASSAGER

CAPTEURCHOC PIETON

D

1

2

3

1,2,3

CAPTEURCHOC PIETON

G

FIBRE OPTIQUEPIETON

ALLUMEURCAPOT ACTIF

G

ALLUMEURCAPOT ACTIF

D

ARCEAU G

ARCEAU D

CAPOTACTIF

4

5

4,5

CAPTEUR PRECRA SHFRONTAL

CAPTEUR PRECRA SH

LATETAL G

ENROULEURREVERSIBLE

COND

FAISCEAU PORTE ARG

ENROULEURREVERSIBLE PASS

CAPTEUR PRECRA SHLATETAL D

SAC LATERAL

PASSAGER

CAPTEURDE MASSEPASSAGER

CAPTEURGLISSIEREPASSAGER

COV

NAPPES D’ASSISSE ET DORSALE F

AISC

SIEGE

PASS

4,5

CAPTEURDE MASSECONDUCTE

UR

SAC LATERAL CONDUCTEUR

CAPTEURGLISSIERE

CONDUCTEUR

17

8

9

COV

7 8 9

FAISC

SIEGE

COND

NAPPES D’ASSISSE ET DORSALE

FAISCEAU HABITACLE

FAISCEAU

PRINCIPAL

FAISCEAU PLANCHE DE BORD

Doc PSA

Thi

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Conséquences

1. Nécessité d’une mise en réseau des ressources : du capteur et du préactionneur à l’ordinateur (du bus de terrain à Internet).

2. La communication par liaison de type série (USB, firewire, Ethernet, CAN…) s’impose au détriment des liaisons parallèles (CENTRONIC, cartes E/S API…).

3. Suite de protocoles communs à tous les appareils rendant la communication « transparente » pour l’utilisateur et les appareils interchangeables.

4. Fédéralisation des réseaux locaux.

Thi

erry

Sch

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Exemple dans l’automobile

Doc Mercedes

Thi

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Le réseau…

Un réseau est un groupe d’ordinateurs, de périphériques et d’autres appareils reliés entre-eux pour échanger et partager :

• des informations,

• des ressources,

• des périphériques.

Thi

erry

Sch

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2- Un besoin de communiquer…en réseau

Des solutions : OSI, TCP-IP…

Thi

erry

Sch

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Pour une bonne communication

1. Présentation

2. Analogie

Thi

erry

Sch

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Pour qu’une communication d’informations fonctionne il faut établir quelques règles simples.Dans une conversation, par exemple, il convient de ne pas parler en même temps, de parler la même langue, de parler du même sujet…

Connaissance

Compréhension

Support

Règles

Support

Connaissance

Compréhension

Règles

Sujet

Langue (vocabulaire

et grammaire)

Parole (prononciation et articulation)

Médium (voix)

Bla bla bla

Ok ok !

Thi

erry

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Connaissance

Compréhension

Support

Règles

Support

Connaissance

Compréhension

Règles

Sujet

Parole (prononciation et articulation)

Médium (voix)


Les principes ainsi définis constituent un ensemble• de couches (connaissance, règles, support),• et de protocoles (sujet, langue, parole).

Langue (vocabulaire

et grammaire)

Thi

erry

Sch

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Analogie

Attention !

Ce qui suit est une analogie pour mettre en place les connaissances utiles pour la suite.

Elle ne correspond pas à la réalité des échanges entre ordinateurs.

Thi

erry

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Analogie

Vous souhaitez jouer à un jeu de cartes par un réseau comprenant plusieurs ordinateurs.Lorsque vous jouez une carte, la machine de votre adversaire doit savoir quelle carte vous avez jouée afin de l’afficher sur son écran.Admettons que vous jouez le roi de cœur :

Thi

erry

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Analogie

On décide que la représentation de cette carte pour la machine sera “RC”, et le fait de jouer la carte se notera “j”.

Donc, il faut faire parvenir l’information “jRC” à l’ordinateur de l’adversaire.

jRC

Thi

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Sch

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Analogie

Il est probable que sur l’ordinateur de votre adversaire, d’autres applications soient en service et connectées sur le réseau.

Il faut donc préciser pour l’ordinateur qui recevra l’information quel est le programme qui utilise cette information.

On va donc ajouter l’information “j1” pour dire “jeu de cartes, fenêtre 1”.

Les informations seront rajoutées devant les données. Ce qui donne “j1jRC”.

j1 jRC

Thi

erry

Sch

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a

Analogie

On va maintenant préciser quel codage a été utilisé pour représenter cette chaîne de caractères,

par exemple l’ASCII, noté “a”.

On aura donc “aj1jRC”.

j1 jRC

Thi

erry

Sch

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Paul a

Analogie

Il n’est pas possible d’envoyer l’information “aj1jRC” directement sur le réseau car les autres machines du réseau ne vont pas comprendre le sens du message.

Il faut donc donner l’adresse du destinataire qui peut se présenter sous la forme du nom de l’utilisateur. Si votre adversaire s’appelle Paul, ceci donne “Paulaj1jRC”.

Ainsi, seule la machine qui répond à l’adresse Paul va récupérer le message et le processus va se dérouler à l’envers jusqu’à ce que l’application visée affiche la carte jouée.

j1 jRC

Thi

erry

Sch

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Analogie

Le message complet comporte les données avec leur codage pour chaque étape du processus.

Chaque paquet est « encapsulé » dans un paquet plus grand.

Paul a j1 jRC

Le protocole permet, pour chaque niveau, de définir comment les informations vont être écrites.

Le modèle de couches permet de dire dans quel ordre ces protocoles doivent être utilisés.

Thi

erry

Sch

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3- Modèles de couches

Des besoins de standardisation naissent des modèles

de structures de communication

Thi

erry

Sch

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1. Modèles OSI et TCP-IP2. Le modèle OSI

1. Couche physique2. Couche liaison de données3. Couche réseau4. Couche transport5. Couche session6. Couche présentation7. Couche application

3. Le modèle TCP-IP

Thi

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Modèles OSI et TCP-IP

La communication sur réseau fonctionne sur le même principe.

Afin de rendre les logiciels indépendants du matériel, l’ensemble du processus de communication est découpé en couches, chacune :

• assurant une fonction précise,

• utilisant un protocole de communication parfaitement codifié.

Thi

erry

Sch

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Entre deux appareils reliés, les couches doivent être les mêmes et pouvoir communiquer avec le même protocole.

Les premiers réseaux étaient développés autour de structures et protocoles propriétaires (IBM, DEC…) et ne pouvaient pas, de ce fait, être connectés.

Thi

erry

Sch

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L’ISO (International Standards Organisation) a développé le modèle OSI (Open Systems Interconnection), modèle théorique qui doit permettre l’interconnexion avec des systèmes hétérogènes.

Il se décompose en 7 couches, chacune en charge d’un aspect de la communication.

TCP-IP est un modèle fonctionnel à-même de communiquer sur Internet et qui s’appuie en partie sur le modèle OSI.

Thi

erry

Sch

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Le modèle OSILe modèle OSI est organisé autour d’un empilage de 7 couches :

application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

Hôte A

application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

Hôte B

1

2

3

4

5

6

7protocole

protocole

protocole

protocole

protocole

protocole

Lorsque les données sont transférées dans le réseau,elles parcourent toutes les couches de 7 à 1 en étant enrichies de nouvelles informations à chaque couche traversée.Lorsqu’elles atteignent le destinataire,le processus est inversé et chaque couche peut diriger l’information vers le bon protocole amont. informations

Thi

erry

Sch

anen

Couche application

Interface entre l’utilisateur et le réseau :• courrier électronique,• transfert de fichier,• appel de procédure

distantes,• affichage de pages web,• …

application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique1

2

3

4

5

6

7

message

Thi

erry

Sch

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Couche présentation

Convertit les informations d’un format à un autre (ex. ASCII) afin d’assurer l’indépendance entre l’utilisateur et le transport.

Conversion, cryptage, compression…

1

2

3

4

5

6

7 application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

message

Thi

erry

Sch

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Couche session

Fiabilise la communication entre les ordinateurs ou périphériques.

Gère les tours de parole entre les applications qui doivent coopérer.

Synchronise la communication.

1

2

3

4

5

6

7 application

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

présentation

message

Thi

erry

Sch

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Couche session

C’est au niveau de la couche session que sont ouverts les ports de communication (sockets sous Windows).Le lien avec l’extérieur dépend donc de cette couche.

1

2

3

4

5

6

7 application

transport

réseau

liaison de

données

physique

port

session

présentation

message

Thi

erry

Sch

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Traitement des messages

L’ensemble des trois couches assure la collecte des données au niveau de l’utilisateur et leur mise en forme afin d’assurer leur transmission à l’application de destination.

1

2

3

4

5

6

7

TR

AIT

EM

EN

T

application

transport

réseau

liaison de

données

physique

session

présentation

message

Thi

erry

Sch

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Couche transport

Gère l’ensemble du processus de connexion.

Corrige les erreurs de transmission et vérifie le bon acheminement des données.

Optimise l’utilisation de la couche réseau et assure des travaux de type fragmentation de message.

1

2

3

4

5

6

7 application

transport

réseau

liaison de

données

physique

session

présentation

message

Thi

erry

Sch

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Couche réseau

Identifie les ordinateurs connectés au réseau et détermine comment les informations doivent être dirigées.Service de routages déterminant un chemin à l’intérieur du réseau maillé.Contrôle du flux pour ne pas saturer le réseau.L’unité d’information est le paquet.

1

2

3

4

5

6

7 application

réseau

liaison de

données

physique

transport

session

présentation

message

Thi

erry

Sch

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Couche liaison de données

Assure une liaison fiable par une bonne synchronisation et une détection d’erreurs.

Responsable des transferts sans erreurs des trames, ce qui nécessite l’implantation de code de détection et de correction d’erreurs.

Contrôle de flux afin d’éviter l’engorgement.

Séquence les informations (numérotation des trames). 1

2

3

4

5

6

7 application

liaison de

données

physique

réseau

transport

session

présentation

message

Thi

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Couche physique

Transmet les bits de façon brute et sûre.Définit les caractéristiques électriques du signal, et mécaniques des connecteurs…Se situe donc au niveau du signal électrique.Aspect matériel : modem, carte réseau, câbles et connexion…

1

2

3

4

5

6

7 application

liaison de

données

physique

réseau

transport

session

présentation

message

Thi

erry

Sch

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Communication de base

L’ensemble de ces 4 couches permet le transport physique du message dans le respect d’un certain nombre de règles de « bonne conduite » sur le réseau.

1

2

3

4

5

6

7

TR

AN

SP

OR

T

application

liaison de

données

physique

réseau

transport

session

présentation

message

Thi

erry

Sch

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Le modèle TCP-IP

Le modèle TCP-IP, adapté à la communication sur Internet n’utilise que 5 couches.

application

transport

réseau

liaison de

données

physique1

2

3

4

5

Thi

erry

Sch

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3- Adressage des stations

L’information est mise en forme,les données sont fragmentées,

les trames sont constituées,les bits circulent dans les fils…

Mais comment trouver le destinataire ?

Thi

erry

Sch

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Adressage

1. Présentation2. Adressage physique (Ethernet, MAC)3. Adressage logique (IP)

1. Adresses IP particulières

4. Classes de réseaux1. Classe A2. Classe B3. Classe C

5. Attribution des adresses IP1. Adresses réservées

6. Masques de sous-réseau7. Acheminement des données

Thi

erry

Sch

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Adressage

Afin de diriger les informations vers le bon destinataire, il est nécessaire d’affecter une adresse différente dans le réseau à chaque ordinateur ou périphérique.

Les appareils sont identifiés par un numéro ou une adresse (chaîne SCSI, USB…) et les données qui circulent sont accompagnées de ce « numéro adresse » pour que seul l’appareil concerné les réceptionne.

Thi

erry

Sch

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Adressage physique

Sur un réseau chaque élément est affecté d’un numéro unique l’identifiant physiquement.Cette adresse physique (adresse MAC – Media Access Control) est représentée par une suite de 6 octets.

Les bits de poids fort indiquent le constructeur.

0.80.91.79.40.202 (hexa : 00.50.5B.4F.28.CA)

Les bits de poids faible indiquent le numéro de série ou un identifiant unique de la carte.

Thi

erry

Sch

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Adressage physique et logique

L’adresse MAC (adresse de bas niveau) permet à tous les coups d’identifier la machine.

Cependant les applications doivent éviter d’utiliser cette adresse car il faudrait la changer dés lors qu’on change un ordinateur ou une carte dans le réseau.

Aussi, les applications travaillent avec une adresse logique, immuable, et maintiennent à jour une table de correspondance entre adresses physiques (MAC) et adresses logiques (IP).

Thi

erry

Sch

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Adressage logique - IP

Sur un réseau de type Ethernet, les ordinateurs communiquent entre eux grâce au protocole TCP-IP qui utilise des adresses de 32 bits, que l'on écrit sous forme de 4 nombres :

a.b.c.d

où chaque nombre représente un nombre entre 0 et 255.Il ne doit pas exister deux ordinateurs sur le même réseau ayant la même adresse IP.

Thi

erry

Sch

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Déchiffrage d’une adresse IP

• Une partie des nombres à gauche désigne le réseau (on l'appelle net-ID).

• Les nombres restant à droite désignent les ordinateurs de ce réseau (on l'appelle host-ID)

Net-ID Host-ID

192.168.20.2

Thi

erry

Sch

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internet

Déchiffrage d’une adresse IP

ExempleInternet est représenté ci-dessus par deux petits réseaux.

Le réseau de gauche est identifié par le net-ID 194.28.12 et il contient les ordinateurs : 194.28.12.1 à 194.28.12.4.

Celui de droite a le net-ID 178.12.77 et comprend les ordinateurs : 178.12.77.1 à 178.12.77.4

194.

28.1

2.1

194.

28.1

2.2

194.

28.1

2.3

194.

28.1

2.4

178.

12.7

7.1

178.

12.7

7.2

178.

12.7

7.3

178.

12.7

7.4

Thi

erry

Sch

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Adresses IP particulières

Lorsque l’host-ID est à 0, on obtient l'adresse réseau : 194.28.12.0 est une adresse réseau et on ne peut donc pas l'attribuer à un des ordinateurs du réseau.

Lorsque tous les bits de la partie host-ID sont à 1, on obtient ce que l'on appelle l'adresse de diffusion (broadcast), c'est-à-dire une adresse qui permettra d'envoyer le message à toutes les machines situées sur le réseau spécifié par le net-ID.

Ainsi, sur le réseau 192, les adresses 192.0.0.0 et 192.255.255.255 sont réservées.

L'adresse 127.0.0.1 est appelée adresse de boucle locale (en anglais localhost), car elle désigne la machine locale.

Thi

erry

Sch

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Les classes de réseau

Les adresses IP sont réparties en classes, selon le nombre d'octets qui représentent le réseau (taille du net-ID).

Thi

erry

Sch

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Classe ALe premier octet représente le réseau et son bit de poids fort est à zéro, ce qui signifie qu'il y a 27 possibilités de réseaux (00000000 à 01111111).Le réseau 0 (00000000) n'existe pas et le nombre 127 est réservé pour désigner la machine locale.Les réseaux disponibles en classe A sont donc les réseaux allant de

1.0.0.0 à 126.0.0.0 Les trois octets de droite représentent les ordinateurs du réseaux, le réseau peut donc contenir:

224-2 = 16777214 ordinateurs.

Une adresse IP de classe A, en binaire, ressemble à ceci:0xxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxxRéseaux Ordinateurs

Thi

erry

Sch

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Classe BLes deux premiers octets représentent le réseau avec les premiers bits valant 1 et 0, ce qui signifie qu'il y a 214 possibilités de réseaux (10000000 00000000 à 10111111 11111111 ) c’est à dire 16384.

Les réseaux disponibles en classe B sont donc les réseaux allant de

128.0.0.0 à 191.255.0.0

Les deux octets de droite représentent les ordinateurs du réseaux, le réseau peut donc contenir :

216-2 = 65534 ordinateurs.

Une adresse IP de classe B, en binaire, ressemble à ceci :

10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

RéseauxOrdinateurs

Thi

erry

Sch

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Classe CLes trois premiers octets représentent le réseau avec les premiers bits valant 1, 1 et 0, ce qui signifie qu'il y a 221 possibilités de réseaux c’est à dire 2 097 152.

Les réseaux disponibles en classe C sont donc les réseaux allant de

192.0.0.0 à 223.255.255.0

L’octet de droite représente les ordinateurs du réseaux, le réseau peut donc contenir :

28-2 = 254 ordinateurs.

Une adresse IP de classe C, en binaire, ressemble à ceci :

10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

Réseaux Ordinateurs

Thi

erry

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Attribution des adresses IP

Le but de la division des adresses IP en trois classes A,B et C est de faciliter la recherche d'un ordinateur sur le réseau.En effet, avec cette notation, il est possible de rechercher dans un premier temps le réseau que l'on désire atteindre puis de chercher un ordinateur sur celui-ci.Ainsi l'attribution des adresses IP se fait selon la taille du réseau. Les adresses de classe A sont réservées aux très grands réseaux, tandis que l'on attribuera les adresses de classe C à des petits réseaux.

Thi

erry

Sch

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Adresses réservées

Si un réseau est connecté à Internet, l’attribution de l’adresse IP des machines reliées à l’extérieur ne peut se faire sans prendre en compte toutes les adresses déjà occupées.Il est possible d’obtenir auprès de l’Internic une adresse fixe, libre. Tous les autres ordinateurs du réseau ayant cependant besoin d’une adresse IP, l’Internic a défini une série d’adresses IP à utiliser dans les réseaux locaux qui n’interfèreront pas avec les adresses réservées au WEB.• 10.0.0.1 à 10.255.255.254• 172.16.0.1 à 172.31.255.254• 192.168.0.1 à 192.168.255.254

Aucune autre adresse ne doit être utilisée dés lors que la machine est connectée à Internet

Thi

erry

Sch

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Masque de sous réseau

Un masque réseau se présente comme une adresse IP, il comprend (dans sa notation binaire) des zéros aux niveaux des bits du host-ID et des 1 au niveau de ceux du net-ID.

Le masque permet de connaître le réseau associé à une adresse IP.

Thi

erry

Sch

anen


Exemple : pour connaître l'adresse du réseau associé à l'adresse IP 34.56.123.12 (classe A) on applique un masque dont le premier octet ne comporte que des 1, puis des 0 sur les octets suivants.

Le masque est 11111111.00000000.00000000.00000000 donc 255.0.0.0

La valeur binaire de 34.208.123.12 est :

00100010.11010000.01111011.00001100

Un ET entre 00100010.11010000.01111011.00001100

et 11111111.00000000.00000000.00000000

donne 00100010.00000000.00000000.00000000

C'est-à-dire 34.0.0.0

Thi

erry

Sch

anen


En généralisant, on obtient les masques suivants pour chaque classe :

Pour une adresse de Classe A,

le masque est 255.0.0.0

Pour une adresse de Classe B,


Pour une adresse de Classe C,


Thi

erry

Sch

anen

Acheminement des données

Les ordinateurs du réseaux ont tous une passerelle par défaut. C’est à elle qu’ils s’adressent quand il ne savent pas où envoyer les données...

Pour envoyer une donnée sur le réseau, l’ordinateur commence par demander à ses voisins s’ils sont concernés.

Si ce n’est pas le cas, il envoie les données à sa passerelle qui est généralement le routeur le plus proche.

Le routeur regarde l’adresse IP et la compare avec celles qu’il connaît. S’il ne la trouve pas, il l’envoie vers sa propre passerelle qui est un autre routeur plus important.

Le routeur est capable d’analyser une partie de l’adresse.

Par exemple, si l’adresse est 180.155.1.200 et qu’il ne la connaît pas, peut-être a t’il une information sur 180.155.x.x ou 180.x.x.x et saura donc où envoyer la trame.

Ainsi, de routeurs en routeurs, les trames se baladent jusqu’à destination.

Thi

erry

Sch

anen

5- Circulation des données

Émetteurs et récepteurs sont identifiés,

le réseau se construit,

mais comment circulent les informations ?

Thi

erry

Sch

anen

La trame Ethernet

Les informations qui circulent sur le réseau Ethernet sont regroupées par trames :

00 50 bf 4f 28 ca 00 d0 59 9c 2f 97 08 00 45 0000 3c 00 c7 00 00 80 01 91 f6 c0 00 14 02 c0 0014 01 08 00 36 5c 02 00 15 00 61 62 63 64 65 6667 68 69 6a 6b 6c 6d 6e 6f 70 71 72 73 74 75 7677 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Thi

erry

Sch

anen

La trame Ethernet


Les trames Ethernet respectent toutes la même structure.

• Les 14 premiers octets constituent l’entête de la trame.

• Tous les octets suivants (de 46 à 1500) sont les données véhiculées par la trame.

Thi

erry

Sch

anen

Entête

La trame Ethernet

Adresse MAC

de destination

Adresse MAC

de la sourceProtocole Données

6 octets 6 octets 2 oct.

(46 à 1500 octets)Entête Ethernet (14 octets)

Données encapsulées dans la trame Ethernet


00 50 bf 4f 28 ca 00 d0 59 9c 2f 97 08 00

Thi

erry

Sch

anen

La trame Ethernet

Les données sont encapsulées dans la trame Ethernet.

Un ordinateur sur le réseau, par sa couche 2, se reconnaît s’il retrouve son adresse MAC dans l’entête.

Il récupère toute la trame.

Il extrait le paquet de données.

Le code de protocole (ici 08 00) lui indique vers quel protocole de la couche 3 les orienter.


00 50 bf 4f 28 ca 00 d0 59 9c 2f 97 08 00

Thi

erry

Sch

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6- Les protocoles

La communication est organisée

et les données structurées en trames,

mais elle n’est possible que si émetteur

et récepteur se comprennent.

Quelles règles pour chaque couche ?

Thi

erry

Sch

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Les protocoles

1. Définitions2. Les protocoles TCP-IP3. Protocole ARP4. Protocole IP5. Fragmentation des datagrammes6. Protocole ICMP7. Protocole TCP8. Protocoles HTTP, FTP, SMTP, DNS

Thi

erry

Sch

anen

Les protocoles

Un protocole est une méthode standard qui permet la communication entre deux machines,

c'est-à-dire un ensemble de règles et de procédures à respecter pour émettre et recevoir des données sur un réseau.

Il en existe plusieurs selon ce que l'on attend de la communication.

Certains protocoles seront spécialisés dans l'échange de fichiers, d'autres pourront servir à gérer simplement l'état de la transmission et des erreurs…

Thi

erry

Sch

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Les protocoles

On classe généralement les protocoles en deux catégories selon le niveau de contrôle des données que l'on désire :

Les protocoles orientés connexion : opérant un contrôle de transmission des données pendant une communication établie entre deux machines. La machine réceptrice envoie des accusés de réception lors de la communication.

Les protocoles non orientés connexion : mode de communication dans lequel la machine émettrice envoie des données sans prévenir la machine réceptrice et la machine réceptrice reçoit les données sans envoyer d'avis de réception à la première.

Thi

erry

Sch

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Les protocoles TCP-IP

Sur Internet, les protocoles utilisés font partie d'une suite de protocoles,

c'est-à-dire un ensemble de protocoles reliés entre-eux.

Cette suite de protocole s'appelle TCP-IP.

HTTP

FTP

SMTP

DNS

TCP

IP

Ethernet

MACsignal électrique

UDP

ARP

ICMP

application

transport

réseau

liaison de

données

physique1

2

3

4

5

Thi

erry

Sch

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Le protocole ARP

ARP = Address Resolution Protocol

= Protocole de résolution d'adresse

Le protocole ARP permet de connaître l'adresse physique d'une carte réseau correspondant à une adresse IP connue.

ARP interroge les machines du réseau puis met à jour une table de correspondance entre les adresses logiques et les adresses physiques.

Thi

erry

Sch

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Le protocole ARP

Lorsqu'une machine doit communiquer avec une autre, elle le fait à partir de l’adresse IP (seule adresse connue par les couches supérieures).

Si l'adresse IP demandée ne figure pas dans la table de correspondance, le protocole ARP émet une requête sur le réseau.

Les machines du réseau vont comparer l’adresse IP cherchée à la leur.

Celle qui se reconnaît va répondre à ARP qui va stocker le couple d'adresses (MAC / IP) dans la table de correspondance.

Thi

erry

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Le protocole ARP

ARP est identifié par le code protocole 00 06.

MAC cible MAC source Prot.

08 00 06 0400 01 Opé.

MAC source IP source

MAC cible IP cibledon

né

es

00 06

Les octets de données sont répartis en 9 champs :

1- Type de matériel, (00 01) pour un réseau Ethernet.

2- Type de d’adressage logique, (08 00) pour IP.

3- Taille de l’adresse matérielle (6 octets)

4- Taille de l’adresse logique (4 octets).

5- Opération ARP effectuée (00 01 pour une requête et 00 02 pour une réponse)

6 et 7- Adresses Ethernet et IP de l’émetteur du message

8 et 9- Adresses Ethernet et IP de la cible

Octets de bourrage…

10- La trame est complétée d’octets inutiles dits « octets de bourrage »

Thi

erry

Sch

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Le protocole ARP

Cas d’une requête (exemple, qui est c0.00.14.01 ?)

MAC cible MAC source

08 00 06 0400 01 Opé.



né

es

00 06

Les champs prennent les valeurs suivantes :

1- L’adresse Ethernet de la cible n’est pas connue : Ethernet s’adresse à toutes les stations et utilise l’adresse « générale », dite « broadcast » ff.ff.ff.ff.ff.ff

2- Les adresses Ethernet et IP de la source sont connues.

3- L’opération est une requête.

4- L’adresse Ethernet de la cible étant inconnue, elle est non renseignée.

5- Le dernier champ contient l’adresse IP pour laquelle on a créé cette requête.

ff.ff.ff.ff.ff.ff 00.d0.59.9c.2f.97

00.01

00.d0.59.9c.2f.97 C0.00.14.02

00.00.00.00.00.00 C0.00.14.01

Thi

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Le protocole ARP

Réponse

MAC cible MAC source

08 00 06 0400 01 Opé.



né

es

00 06

La station qui s’est reconnue crée une trame de réponse :

1- L’adresse Ethernet de la cible comme son adresse IP sont connues : c’est l’émetteur de la précédente trame.

2- Les adresses Ethernet et IP de la source sont connues : c’est le résultat de la résolution de la requête.

3- L’opération est une réponse.

00.d0.59.9c.2f.97 00.50.bf.4f.28.ca

00.02

00.50.bf.4f.28.ca C0.00.14.01

00.d0.59.9c.2f.97 C0.00.14.02

Nota : les octets de bourrage (20.20…) ne sont pas représentés.

Thi

erry

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Le protocole IP

IP = Internet Protocol

Le protocole IP permet l'élaboration et le transport des datagrammes IP (les paquets de données) sans toutefois en assurer la « livraison ».

Les datagrammes sont des données encapsulées, c'est-à-dire des données auxquelles on a ajouté une en-tête correspondant à des informations sur leur transport (telle que l’adresse IP de destination).

Le protocole IP traite les datagrammes IP indépendamment les uns des autres en définissant leur représentation, leur routage et leur expédition.

Thi

erry

Sch

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Le protocole IP

IP est identifié par le code protocole 08 00.


vie

P C.sum

45 00 00 3c 00 c7 00 00

IP source IP cibledon

né

es

08 00

Les octets de données sont répartis en 7 champs :

1- Paramétrage (infos sur le protocole lui même).

2- Durée de vie (nombre de routeurs maximum autorisé).

3- Protocole qui a servi à créer le paquet de données

4- Checksum de l’entête.

5- Adresse IP de la source.

6- Adresse IP de destination.

7- Données.

Données

Thi

erry

Sch

anen

Le protocole IP

Exemple d’un datagramme IP.


vie

P C.sum

45 00 00 3c 00 c7 00 00

IP source IP cibledon

né

es

08 00

1- Les adresse Ethernet sont connues…

2- La durée de vie est fixée à 80 (hexadécimal).

3- Le protocole qui a servi à créer le datagramme est ICMP

4- Checksum de l’entête.

5- Adresse IP de la source.

6- Adresse IP de destination.

7- Données issues du protocole ICMP…

Données

00 50 bf 4f 28 ca 00 d0 59 9c 2f 97

80

01 91 f6

c0 00 14 02 c0 00 14 01

08 00 36 5c 02 00 15 00 61 62…

Thi

erry

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Fragmentation des datagrammes

La taille d'un datagramme maximale est de 65535 octets (valeur théorique).

Toutefois cette valeur n'est jamais atteinte car les réseaux n'ont pas une capacité suffisante pour envoyer de si gros paquets.

De plus, les réseaux sur Internet utilisent différentes technologies, si bien que la taille maximale d'un datagramme varie suivant le type de réseau :

Ethernet : 1500 octets maximum.

Thi

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Fragmentation des datagrammes

La fragmentation d'un datagramme se fait au niveau des routeurs (niveau 3 OSI).

Le routeur va ensuite envoyer ces fragments séparément.

Les fragments peuvent arriver dans le désordre puisqu’ils sont acheminés indépendamment les uns des autres.

Le champ de paramètres du datagramme IP contient les informations de réassemblage pour que le destinataire puis les remettre en ordre.

Thi

erry

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Le protocole ICMP

ICMP = Internet Control Message Protocol

Le protocole ICMP est un protocole encapsulé dans IP qui permet de gérer les informations relatives aux erreurs liées aux machines connectées :

• test de la présence d’une machine• machine inconnue,• machine inaccessible,• …

Il ne permet non pas de corriger ces erreurs mais de faire part de ces erreurs aux protocoles des couches voisines.

Thi

erry

Sch

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Le protocole ICMP

Le message ICMP est encapsulé dans le datagramme IP.


80

01 91 f6

45 00 00 3c 00 c7 00 00

C0 00 14 02 C0 00 14 01don

né

es

08 00

1- L’entête IP est donc construite comme vu précédemment.

2- Le champ de type de protocole est renseigné avec le code 01 qui identifie le protocole ICMP.

3- Le message complet est inséré à la suite de l’entête IP.

4- Deux octets pour le type de message : 08 00 pour un PING.

5- Six octets d’identification et de contrôle.

6- Données à transmettre

01

08 00 36 5c 02 00 15 0061 62 63 64 65 66 67 6869 6a 6b 6c 6d 6e 6f 7071 72 73 74 75 76 77 6162 63 64 65 66 67 68 69

Me

ssa

ge

08 00

Corps du

message

Thi

erry

Sch

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Le protocole TCP

TCP = Transmission Control Protocol= protocole de

contrôle de transmission TCP est un des principaux protocoles de la couche transport du modèle TCP-IP.

Il permet, au niveau des applications, de gérer les données en provenance (ou à destination) de la couche IP.

TCP permet à deux machines qui communiquent de contrôler l'état de la transmission.

Thi

erry

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Le protocole TCP

Les caractéristiques principales du protocole TCP sont les suivantes :

• TCP permet de remettre en ordre les datagrammes en provenance du protocole IP,

• TCP permet de formater les données en segments de longueur variable afin de les "remettre" au protocole IP,

• TCP permet de vérifier le flot de données afin d'éviter une saturation du réseau,

• TCP permet de multiplexer les données, c'est-à-dire de faire circuler simultanément des informations provenant de sources distinctes sur une même ligne,

• TCP permet d'initialisation et de mettre fin à une communication de manière courtoise.

Thi

erry

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Le protocole TCP

Grâce au système d'accusés de réception du protocole TCP, les applications peuvent communiquer de façon sûre, indépendamment des couches inférieures.

Cela signifie que les routeurs ont pour seul rôle d'acheminer les données sans se préoccuper de leur contrôle.

Lors d'une communication à travers le protocole TCP, les deux machines doivent établir une connexion. La machine émettrice est appelée « client », tandis que la machine réceptrice est appelée « serveur ». On dit qu'on est alors dans un environnement « client-serveur ».

Les machines dans un tel environnement communiquent en full-duplex, c'est-à-dire que la communication se fait dans les deux sens.

Thi

erry

Sch

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D’autres protocoles…

Il existe un grand nombre d’autres protocoles dans la suite TCP-IP. Parmi les plus courants on rencontre :

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)Transfert de fichiers contenant les codes de création de pages web.

FTP (File Transfer Protocol)Transfert de fichiers.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)Transfert de courrier électronique.

DNS (Domain Name Service)Conversion d’un nom d’hôte web en adresse IP.

Thi

erry

Sch

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7- Structureet topologie des réseaux

Tout est en place pour communiquer !

Mais concrètement…

Thi

erry

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Structure et topologie des réseaux

1. Types de réseaux1. SAN2. PAN3. LAN ou RLE4. MAN5. WAN

2. Topologie bus3. Topologie anneau4. Topologie étoile5. Caractéristiques des réseaux

Thi

erry

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Types de réseaux

SAN (Short Area Network) : structure d’interconnexion.

Très haut débit et fiabilité maximum.

• Bus de terrain : réseaux organisés autour d’un API et d’îlots de capteurs et préactioneurs (exemples : CAN, profibus…)

• Réseaux de très courte distance fédérant les périphériques d’un ordinateur (IDE, SCSI, USB…)

Thi

erry

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Types de réseaux

PAN (Personnal Area Network)

• Interconnexion des équipements personnels (ordinateur portable, PDA, web-cam…)

Thi

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Types de réseaux

LAN (Local Area Network)

RLE (Réseau Local d’Entreprise)

• Réseau local qui relie des ordinateurs ou des périphériques proches les uns des autres.

• Nombre d’ordinateurs limité.

Thi

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Sch

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Types de réseaux

WAN (Wide Area Network)

• Réseau étendu reliant les LAN et WAN répartis dans le monde entier (Internet, Transpac par exemple).

• Dans cette catégorie, on retrouve le réseau terrestre et le réseau satellitaire.

Thi

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Sch

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Types de réseaux

WAN (Wide Area Network)

LAN 1

LAN 2

MAN 1

WEB

Routeurs

Thi

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Topologie des réseaux

Bus (parfois appelé épine dorsale)Les ordinateurs sont tous reliés au même câble. Les informations parcourent l’ensemble du câble et un seul ordinateur peut transférer des données à la fois.

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erry

Sch

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Bus (parfois appelé épine dorsale)

• Lorsqu’une connexion est défaillante (carte, câble…), l’ensemble du réseau est affecté.

• Chaque extrémité du câble doit disposer d’un bouchon de terminaison qui empêchent les signaux d’être ré-émis dans l’autre sens afin de libérer la parole pour une autre

machine.

Thi

erry

Sch

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AnneauLes ordinateurs sont reliés par un même câble circulaire ininterrompu. Les informations parcourent l’anneau dans un seul sens jusqu’à atteindre leur cible.

Thi

erry

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AnneauEn cas de défaillance d’un nœud, tous les ordinateurs situés avant le secteur en panne peuvent continuer à communiquer (dans un seul sens et dans le cas où il n’y a pas besoin de retour d’information).

Ce problème est en partie réglé par les structures en double boucle où les données circulent dans un sens dans une boucle et dans l’autre dans le seconde boucle.

Thi

erry

Sch

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AnneauDans la réalité, les ordinateurs ne sont pas reliés physiquement en boucle mais à un répartiteur qui gère la communication en répartissant le temps de parole et le tour de rôle auprès de chaque ordinateur.

Thi

erry

Sch

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EtoileLes ordinateurs sont tous reliés à un point central (hub ou switch).

Les informations transitent toutes par ce point central.

La taille du réseau est limitée par le nombre de ports disponibles.

Thi

erry

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EtoileLorsqu’un câble ou un ordinateur est défaillant, il n’affecte pas le fonctionnement du réseau. Par contre, lorsque le concentrateur est défaillant, tout le réseau est bloqué.

Thi

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Sch

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capteur actionneur automatisme

Structure d’un réseau industriel

routeur

robot API

WEB

Réseau d’entreprise (Ethernet)

Bus de terrain (ASI, CAN, Profibus…)

com

pta

ges

tio

n

sec

réta

riat

cao

cfao

Réseau d’atelier et inter-automates (Ethernet)

sup

ervi

sio

n

con

trô

le

pro

gra

mm

atio

n

Thi

erry

Sch

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Caractéristiques

Débit

Nombre de bits transportés par seconde exprimé en millions de bits par secondes (Mbps ou Mbits/s).

Actuellement, les vitesses de transmission traditionnelles vont de 10 à 100 Mbps en liaison filaire et 11 à 54 Mbps en liaison sans fil.

En liaison Gigabit Ethernet, on atteint 1000 Mbps.

Thi

erry

Sch

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Caractéristiques

Support de transmission

• Filaire : Internet• Fibre optique• Sans fil : GSM, UMTS, GPRS;

Bluetooth, WiFi…

Thi

erry

Sch

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8- Et le matériel…

… dans tous ça !

Thi

erry

Sch

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Aspects matériels

1. La carte réseau

2. Câbles et prises

3. Hub

4. Switch

5. Routeur

6. Passerelle

Thi

erry

Sch

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Équipement : carte réseau

Carte réseauapplication

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

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Équipement : connections

Câbles et prises

Les deux principaux modes de connections de réseaux sont :

• Câble coaxial (10base2)

• Paires torsadées (10baseT – 100baseTX)

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

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Équipement :10base2

Ce mode de connexion par câble coaxial est en voie de disparition.Il est adapté aux petits réseaux qui n’évoluent pas (insertion de nouvelles machines difficile).Fonctionne uniquement sur des réseaux à 10 Mbps

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

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Équipement : 10baseT / 100baseTX

Mode de câblage actuellement le plus commun.

Constitué de 4 paires de fils torsadés et utilisant des prises type téléphone RJ 45.

Permet d’atteindre les 100 Mbps (fast Ethernet ou 100baseTX)

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

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Équipement : 10baseT / 100baseTx

Câbles croisés ou droits ?

Échange entre deux ordinateurs = câble croisé

Connexion via un hub = câble droit

1 « 32 « 6

3 « 16 « 2

1 « 12 « 2

3 « 36 « 6

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

anen

Équipement : Hub

Hub (ou répéteur)Permet de connecter plusieurs ordinateurs.Quand une donnée arrive sur un port, elle est recopiée sur tous les ports et disponible pour toutes les machines.Les Hub ne peuvent être utilisés qu’avec un petit nombre d’ordinateurs vu le volume de données échangées lorsque tous les appareils veulent accéder au réseau.

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

anen

Le hub dans le modèle OSILe hub se situe au niveau 1 du modèle OSI :

application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

Hôte A

application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

Hôte B

1

2

3

4

5

6

7protocole

protocole

protocole

protocole

protocole

protocole

physique

Hub

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

anen

Équipement : Switch

Switch (ou commutateur) Connaît les ordinateurs qui lui sont connectés et lit en partie le message qui arrive pour déterminer le destinataire (adresse MAC) et ne l’envoie qu’à la machine concernée. Il commute l’entrée des données avec la sortie concernée.

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

anen

Le switch dans le modèle OSILe switch se situe au niveau 2 du modèle OSI :

application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

Hôte A

application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

Hôte B

1

2

3

4

5

6

7protocole

protocole

protocole

protocole

protocole

prot.

Switch

physique

liaison de

données

prot.

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

anen

Équipement : Routeur

Routeur

C’est presque un ordinateur. Il décode le message reçu et détermine le meilleur chemin pour acheminer les données.

Le routeur maintient à jour une table d’adresses IP connues et le chemin pour les atteindre.

C’est un élément indispensable des WAN.

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

anen

Le routeur dans le modèle OSILe routeur se situe au niveau 3 du modèle OSI :

application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

Hôte A

application

présentation

session

transport

réseau

liaison de

données

physique

Hôte B

protocole

protocole

protocole

protocole

prot.

Routeur 1

physique

liaison de

données

réseau

physique

liaison de

données

réseau

Routeur 2

prot. prot. prot.

prot.prot.

application

transport

réseau

liaison

physique

Thi

erry

Sch

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Équipement : Passerelle

Passerelle

Les passerelles sont capables de connecter deux réseaux de technologies différentes utilisant des protocoles différents.

Elles assurent la traduction et l’adaptation des trames.

Elles interviennent au niveau 7 de la pile OSI.

application

transport

réseau

liaison

physique

Documents

Thierry Schanen Communiquer l’information Les réseaux