Téléinformatiquerussell.kilian.free.fr/2009-2010%20-%20LP%20SIL%20... · Téléinformatique – LP SIL/ARS Exemple 1: le modèle OSI Service description abstraite de fonctionnalités

Téléinformatique

Antoine GallaisMaître de Conférences

[email protected]://clarinet.u-strasbg.fr/~gallais

Ce cours est construit sur la base de plusieurs supports pédagogiques parmi lesquels les cours de Jean-Jacques Pansiot, Gilles Grimaud, Nathalie Mitton, Nadia Bel Hadj Aissa. L’usage de ce support ne peut être qu’académique.

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http://clarinet.u-strasbg.fr/~gallais


Téléinformatique – LP SIL/ARS

Planning

Volume horaire 32 heures : cours/TD

Evaluation sur contrôle continu Interrogation(s) écrite(s), QCM(s), … 1 ou 2 devoirs surveillés (milieu et fin de semestre)


Cours 1: Introduction

Généralités

Modèles à couches

Protocoles et normalisation

Petite historique des réseaux


Réseaux« Ensemble de nœuds reliés par des liens »


Réseaux informatiques:Différentes applications

Messagerie instantanée, enseignement à distance, e-commerce, réseaux sociaux, …


Réseaux informatiques:Différents supports physiques

Filaires Fibres optiques

L’air…


Réseaux informatiques:Différents composants

Routeur Couche 3 du modèle OSI (réseau) Table de routage Commute les paquets d'une interface vers une autre

Commutateur Couche 2 du modèle OSI (liaison de données) associe des adresses MAC avec des ports correspondants

Concentrateur permet la connexion de plusieurs appareils sur une même ligne de

communication


Réseaux informatiques:Différentes topologies

Etoile

Anneau Arbre Maillé

Bus


Réseaux informatiques:Différentes échelles

1m 10m 100m 1km 10km 100km 1000km

PAN: Réseau personnel

MAN: Réseau

Métropolitain

WAN: Réseau longue distance

LAN:Réseau local


But = Communiquer

Alice Bob

Bonjour!

Salut!

?

?


But = Communiquer

Alice Bob

« Bonjour! »

?

?

?

« Bonjour! »


Echanger des données

Un émetteur et un récepteur

Trois moyens d’acheminer des données Commutation de circuits Commutation de messages Commutation de paquets


Commutation de circuits

Circuit dédié entre l’émetteur et le récepteur Circuit réservé durant la transmission Ex: le Réseau Téléphonique Commuté (RTC)

Avantages: Grande fiabilité Vitesse de transmission élevée

Inconvénients: Délai d’établissement du circuit Gaspillage en cas de débits variables


Commutation de messages

Pas de connexion entre l’émetteur et le récepteur Progression de proche en proche pour le message Ex: transmission des télégrammes

Avantages: Pas d’établissement de circuit Stockage du message au sein du réseau

Inconvénients: Réception de la totalité du message avant transfert Inefficace pour données de très grande taille


Commutation de paquets

Pas de connexion entre l’émetteur et le récepteur Le plus souvent…

Données découpées en paquets (segmentation) Ex: IP, ethernet, …

Avantages: Multiplexage de nombreuses communications Système souple adapté au trafic à débit variable (interactif) Résistance aux pannes des nœuds intermédiaires


Commutation de paquets

Mode datagramme Émission sans chemin dédié pré-établi

Avantages: rapidité, simplicité (Internet) Ex: IP, commutation de trames ethernet

Mode circuit virtuel Émission après établissement d’un chemin dédié

Avantages: arrivée ordonnée des paquets


Normalisation/standardisation

De manière générale: Harmoniser l’activité d’un secteur Assurée par des organismes nationaux/internationaux

En Informatique: Normaliser les matériels, les communications…


Historique

1912 1918 1928 1947

American Institute of Electrical Engineer(IEEE maintenant)

American Society of Mechanical Engineers(ASME)

American Society of Civil Engineers(ASCE)

American Institute of Mining and Metallurgical Engineers(AIMME)

American Society for Testing Materials(ASTM)

Définir des standards industriels communs

American Engineering Standards Committee(AESC)

American Standards Association(ASA)

1926 1931


Exemples de normes/standards

Norme ISO 14001 Destinée à aider les organisations à améliorer leurs

performances environnementales

En informatique: Le modèle Open System Interconnection (OSI)

7 couches définies par l’ISO


Comment simplifier la conception d’une architecture réseau?

Alice Bob

« Bonjour! »

?

?

?

« Bonjour! »


Modèles en couches

Couche K Couche K

Communicationentre couches K

Données

DonnéesEk

Couche K-1

DonnéesEkEk-1

Couche K-1

DonnéesEk

Données

Communicationentre couches K-1


Conception de couche Chaque couche rend des services à la couche supérieure

Service « ce que fait une couche » Aucun détail sur ce comment le service est rendu

Analogie avec programmation objets

Interface Indique comment accéder à la couche Spécifie les entrées et les sorties

Protocole Façon de fournir le service


Exemple 1: le modèle OSI

Norme ISO 7498 Open System Interconnection Traite des systèmes ouverts à la communication avec

d’autres systèmes Décrit l'architecture des communications en réseau

Objectifs : Principales fonctions liées à la communication Hiérarchiser en couches Principe d’abstraction (couche, service, protocole)


Exemple 1: le modèle OSIApplication

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

• Pour Le Réseau Tu Sais Pas Administrer• Après Plusieurs Semaines Tout Respire La Paix• Partout Le Roi Trouve Sa Place Assise• Petit Lapin Rose Trouvé à la S.P.A.• Pirater Le Réseau Te Servira Pas Absolument• Pour Le Réseau Tout Se Passe Ainsi


Exemple 1: le modèle OSI Service

description abstraite de fonctionnalités à l'aide de primitives (commandes ou événements)

ex: demande de connexion, réception de données.

Protocole Définit le format, la signification des paquets/messages échangés entre deux

entités paires Indépendant du service fourni par la couche dans laquelle il fonctionne

Interface Ensemble de fonctions de bibliothèque ou d'appels systèmes dans un

programme moyen concret d'utiliser le service


Normaliser les communications

Protocole de communication Ensemble de règles pour établir et entretenir une communication

Différence entre données et informations: Informations = données qui ont un sens

Couche K Couche K



Normaliser les communications

Protocole de communication Ensemble de règles pour établir et entretenir une communication

Différence entre données et informations: Informations = données qui ont un sens

Couche K Couche K


Régie par un protocole de communication de niveau k


Exemple 1: le modèle OSIDonnées





Données Ea



Données Ea

EpDonnées



Données Ea

Ep

Es

Données

Données



Données Ea

Ep

Es

Et

Données

Données

Données



Données Ea

Ep

Es

Et

Er

Données

Données

Données

Données



Données Ea

Ep

Es

Et

Er

El

Données

Données

Données

Données

Données



Données Ea

Ep

Es

Et

Er

El

Eφ

Données

Données

Données

Données

Données

Données



Données Ea

Ep

Es

Et

Er

El

Eφ

Données

Données

Données

Données

Données

Données



Données Ea

Ep

Es

Et

Er

El

Eφ

Données

Données

Données

Données

Données

Données



Données Ea

Ep

Es

Et

Er

El

Eφ

Données

Données

Données

Données

Données

Données

Unitéséchangées

Paquet

Trame

Bit

Transport PDU

Session PDU

Presentation PDU

Application PDU*

*: PDU = Protocol Data Unit



Protocole d’application

Protocole de présentation

Protocole de session

Protocole de transport

Sous-réseaude

communication


Dans ce cours

Sous-réseaude

communication

Couche physique : Transformation de bits en signaux (électriques, lumineux, radio) codage-

modulation

Couche liaison de données : Support physique vu comme une ligne logique « exempte d’erreurs » Délimitation des trames de données Mécanismes de contrôle d’erreur, de flux, d’accès


Exemple 2: le modèle TCP/IP

Besoins de robustesse et de souplesse Résistance aux pannes d’équipements intermédiaires Applications variées

Réseau à commutation de paquets

Couche Internet Chacun envoie ses paquets et l’interréseau doit les acheminer Internet Protocol (IP) => format des paquets


Exemple 2: le modèle TCP/IP Sous la couche Internet: la couche hôte-réseau

Pas définie

Au-dessus de la couche Internet: la couche transport Transmission Control Protocol (TCP)

Avec connexion, flot d’octets en entrée fragmenté pour former paquets IP User Datagram Protocol (UDP)

Sans connexion, applications chargées de la fragmentation

Au-dessus de la couche Transport: la couche application Telnet, FTP, SMTP, DNS, HTTP Application désignée par numéro de port + protocole de transport

ex: ftp 21/TCP


Comparaison OSI – TCP/IP

Modèle OSI conçu avant les protocoles Pas de protocole imposé à chaque couche Objectif d’abstraction atteint Utile pour décrire différentes piles de protocoles

Modèle TCP/IP Conçu après les protocoles Colle parfaitement à cette pile de protocoles Ne convient pas pour décrire d’autres piles


Exemples de réseaux

Réseaux avec connexion

Réseaux Ethernet

Réseaux locaux sans fil

Internet


Réseaux avec connexion (1)

X25 Déployé dans les années 70

Circuits virtuels établis par un paquet d’établissement de connexion

Paquets 3 octets d’entête (numéro de connexion, de séquence,…) 128 de données

Aujourd’hui, remplacé par le relai de trames Interconnexion de réseaux d’entreprises


Réseaux avec connexion (2)

ATM (Asynchronous Transfer Mode) Circuits virtuels

établis par un paquet d’établissement de connexion

Données sous forme de cellules petits paquets de 53 octets (5 pour l’entête et 48 de données)

Routage au niveau matériel grâce à l’id de connexion Différent des paquets IP devant remonter jusqu’à la couche 3

Possède son propre modèle de référence


Ethernet (1)

Histoire Début des années 70 Ecouter avant d’émettre

Si transmission en cours alors report de l’émission Sur canal descendant, pas de problème car ordinateur central

uniquement 1983: devient la norme IEEE 802.3


Ethernet (2)

Autres normes de LAN: 802.4

Bus à jetons, General motors 802.5

Anneau à jetons, IBM


Réseaux locaux sans fil Différents modes

Avec station de base Sans station de base: mode ad hoc

Avec station de base Communications hôte-station Gestion des accès au niveau du point d’accès

Sans stations de base Idem qu’avec câble: écoute puis émissions ssi pas de transmission en cours Problème du nœud caché, etc…

Normes IEEE 802.11a, b, g, n…


Internet (1) 1957

Lancement de Spoutnik Création de l’ARPA (Advanced Research Projects Agency)

1960 Le DoD veut plus de robustesse

Communications militaires via réseau téléphonique

AT&T laisse courir

1967 L’ARPA s’oriente vers les réseaux Présentation d’un projet à l’ACM SIGOPS

Idée similaire au Royaume-Uni=> Décision de créer ARPAnet


Internet (2) Nœuds du réseau

Hôte IMP (Interface Message

Processor)

Eté 1969 Liaisons hôte-IMP confiées à

des étudiants de Snowbird, Utah




Processor)






Processor)






Processor)




Internet (3)

Evolution des besoins Toujours plus de réseaux raccordés à ARPAnet Gérer les communications sur des interréseaux UNIX de Berkeley

Développement des sockets, d’utilitaires et d’outils de gestion⇒ UNIX BSD 4.2 avec TCP/IP

1980: toujours plus étendu DNS pour localiser les hôtes

Parallèlement Fin des 1970s

NSFnet (National Science Foundation) TCP/IP dès le début: 1er WAN TCP/IP!


Internet (4)

Début des 1980s 1983: ARPAnet séparé de sa partie appartenant aux forces armées ARPAnet + NSFnet => « interréseau » => « internet »

Raccordé à Internet Avoir une adresse IP Utiliser TCP/IP Pouvoir envoyer des paquets IP à tous les hôtes

Ouverture au grand public au début des 1990s Application World Wide Web


Internet (5)

1995 50 000 réseaux, 4 millions d’ordinateurs, 100 pays

2005 350 millions d’ordinateurs (?)

Problèmes d’échelle extinction de l’espace d ’adressage d’IPv4

Migration vers IPv6 très grand espace d’adressage Sécurité, mobilité, autoconfiguration


Aujourd’hui et demain…

Quels standards? Quel degré d’expertise requis? Quel coût? Quelle fiabilité? Quelle sécurité?


Conclusion

Objectifs du cours: Comprendre l’architecture des réseaux Etude de la couche physique

Etude de la couche liaison de données Quelques notions concernant la couche réseau

Téléinformatique

Antoine GallaisMaître de Conférences

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Ce cours est construit sur la base de plusieurs supports pédagogiques parmi lesquels les cours de Jean-Jacques Pansiot, Gilles Grimaud, Nathalie Mitton, Nadia Bel Hadj Aissa. L’usage de ce support ne peut être qu’académique.







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