Introduction aux Architectures de Communicationread.pudn.com/downloads155/ebook/686816/Cours_Reseau.pdfIntroduction aux Architectures de Communication William Puech Puech William Centre

Puech William Centre Universitaire de Formation et de Recherche de Nîmes Licence Math-Info 1

Réseaux

Introduction aux Architectures de Communication

William Puech


Plan

Historique

I) Les réseaux

II) Concepts des télécommunications.

III) Le réseau de télécommunication

IV) Les techniques réseaux


Quelques dates importantes• 1979 : Transmission de données simples• 1980 : Première spécification Ethernet• 1982 : Les PC partagent les ressources

grâce à leur propre puissance de traitement• 1986 : Apparition des serveurs de fichiers• 1988 : Services de traitement réparti• 1989 : Mise en oeuvre de routeurs• 1990 : Interconnexions de réseaux

multiprotocoles


Les années 60-70

Caractéristiques générales :• pas de protocole, topologie en étoile• Système central, Terminaux passifs

RTCORDINATEUR

CENTRAL

MODEM

MODEM

TerminauxNonIntelligentsAsynchrones


Les années 80

• Apparition du PC (Personnal Computer)De nombreux besoins informatiques sont satisfaits sans faire appel à des structures centralisées (mainframe).Progression d'une informatique indépendante.

• Le rôle de la gestion centralisée diminue.


Les années 90• Les réseaux locaux• La normalisation• Terminaux intelligents

(PC, Station de travail, Mac)

• Les 2 principaux types de réseaux :• Hiérarchiques (Client/Serveur)• Egal à égal

• Systèmes ouverts• Environnements hétérogènes


I) Les réseaux

A) Eléments des réseaux, B) Buts d'un réseauC) Supports : des caractéristiques au choixD) Codage de l'informationE) Modes de transmissionF) Synchronisation entre émetteur et récepteurG) Les erreurs, H) Fenêtrage, I) Contrôle de fluxK) Mode connecté, L) Mode non connectéM) Les couches, N) Adressage et nommage Plan du cours


I ) A) Eléments des réseauxObjets matériels :→ Applications : Services : telnet, ftp, nfs,

messagerie, partage d'imprimante, ...

→ Ordinateurs : Stations : PC, stations de travail, terminaux, périphériques, …

→ Coupleurs : asynchrone, synchrone, Ethernet, …

→ Adaptateurs : modem, transceiver, …


I ) A) Eléments des réseauxObjets matériels :→ Liens : Support : paire torsadée, câble coaxial, fibre

optique, ondes hertziennes. Domaine privé ou public (opérateur France Telecom).

→ Boites pour connecter ou interconnecter les liaisons : nœuds, routeurs, commutateurs, répéteurs, …


I ) A) Eléments des réseaux

Langages : Protocole :

→ Pour que chaque élément puisse dialoguer avec son

homologue. A tout "niveau" : signaux électriques,

bytes, trames (groupe de bytes), …, fonctions dans

les applications.


I ) A) Eléments des réseaux

Lois internationales : Normes et Standards :Pour assurer la possible hétérogénéité des éléments, la

pérennité et l'ouverture.– Pour que M. SUN puisse discuter avec M. IBM; M.

WELLFLEET avec M. CISCO, …

– Pour que l'achat fait aujourd'hui serve longtemps, même si le fabricant disparaît.

– Pour que chacun puisse communiquer avec d'autres personnes.


I ) B) Buts d'un réseau

Echanges entre personnes

Messagerie, news, Internet, tranfert de fichiers, accès

à des bases de données (bibliothèques).

Partage d'équipements (souvent coûteux)

Imprimantes, disques, super calculateurs, …

Terme réseau très vague


I ) C) Supports : des caractéristiques au choix

Coût : matériau, pose, connectique

Bande passante :

Quantité d'information que l'on peut faire passer

pendant un certain temps (débit max. théorique).


I ) C) Supports : des caractéristiques au choix

Atténuation :

Longueur maximale entre 2 éléments actifs.

Sensibilité aux attaques extérieures :

→ Attaques physiques : pluie, rats, foudre, étirements.

→ Bruits : perturbations électromagnétique, ...


I ) D) Codage de l'information

Texte dans une langue (alphabet),ASCII-EBCDIC : 1 lettre = 1 octet,Paquets,8 bits ou 7 bits + parité ou 4B/5B,Signaux sur le support,niveaux et changements de niveaux.


I ) E) Modes de transmission

Bits : signaux sur le support.

Bande de base : représentation directe des bits→ Ethernet : code Manchester : 0 front , 1 front .

→ Affaiblissement rapide du signal, très sensible aux bruits : réseaux locaux.

→ Synchronisation des 2 bouts en rajoutant des bits.


I ) E) Modes de transmission

Analogique : modem et porteuse→ Modulation en fréquence, amplitude ou en phase d'un signal porteur (souvent sinusoïdal).

→ Moins d'affaiblissement et moins sensible au bruit : réseaux étendus.


I ) F) Synchronisation entre émetteur et récepteur

Synchrone : horloge transmise avec les données.

Asynchrone : devant chaque éléments de données, on ajoute un groupe de bits pour l'échantillonnage.→ 01010101 …

→ Bits start dans asynchrone V24.


I ) G) Les erreursL'information reçue doit être identique à l'information émise (but d'un "bon" réseau).

Le signal peut être modifié, des bits ou octets perdus durant le transfert de l'information : erreurs.

Il faut les détecter et les corriger.


I ) G) Les erreursDétection d'une modification→ L'émetteur rajoute des bits, fonction des données qu'il transmet.→ Le récepteur recalcule la fonction et vérifie.→ Exemple :

– Echo pour un terminal– Le bit de parité en liaison asynchrone– Le CRC (Cyclic Redundancy Check) : le reste d'une

division des bits de données, supposés être les coefficients d'un polynôme, par un polynôme générateur.


I ) G) Les erreurs

Détection d'une perte (d'un paquet)Besoin de numérotation, ajoutée par l'émetteur et vérifiée par le récepteur.

Détection d'un mauvais ordre d'arrivéeréseaux maillés : numérotation.


I ) G) Les erreursCorrection d'erreur→ Souvent retransmission avec un protocole.→ L'émetteur attend que le destinataire indique s'il a reçu correctement l'information : accusé de réception (ACK - NACK).→ Si perte : pas d'accusé de réception.→ Réémission après un certains temps.→ Problème : choix de la valeur de time-out (fixe ou variable).


I ) G) Les erreurs

Certaines parties font de la détection d'erreur, mais pas de la correction (Ethernet, IP, UDP).


I ) H) FenêtrageL'émetteur attend un accusé de réception après

chaque envoi : perte de temps du au transfert et au traitement.L'émetteur anticipe : il envoie jusqu'à néléments sans recevoir de ACK (n : taille de la fenêtre).→ Kermit : pas d'anticipation.→ X25 : fenêtre = nbre de paquets (fixe : paramètre de

l'abonnement Transpac).

→ TCP : fenêtre = nbre d'octets (variable : spécifié par le récepteur à chaque ACK).


I ) H) Fenêtrage

Un ACK accuse réception de plusieurs éléments d'information.

Primordial dans les transferts de fichiers.


I ) I) Contrôle de flux

Flot d'arrivée trop rapide pour le récepteur ou pour les nœuds intermédiaires.

Plus de place dans les buffers d'entrée.

Quand fenêtrage : résolu par l'émetteur.

Asynchrone : XON - XOFF

ICMP : Source Quench.


I ) J) Partager le réseauPour des raisons d'économie.Multiplexer chaque lien entre 2 nœuds adjacents : multiplexage en fréquence, temporel, statistique.De bout en bout : → Création d'un chemin à chaque dialogue (session)

en mode connecté.→ Adresse du destinataire ajoutée à chaque élément

d'information en mode non connecté.


I ) K) Mode connecté (CONS)

En début de chaque session : création d'un chemin virtuel (CV) entre les deux protagonistes (X25 - paquet d'appel).

Chaque nœud réserve les ressources nécessaires à la session.Dans chaque élément d'information : numéro du CV.

Fin de session :chaque nœud est averti.

Exemple : téléphone, X25, ATM.


I ) L) Mode non connecté (CLNS)

Chaque élément d'information (datagramme) qui circule contient l'adresse du destinataire et de l'émetteur.Les nœuds (routeurs) dispatchent à la volée : il faut trouver le bon chemin rapidement (but du routage).Exemple : IP.

Entre les deux modes, la solution du futur n'est pas trouvée.


I ) M) Les couches

Modèle de référence : OSI (Open system Interconnection).

Architecture qui permet de développer et d'acheter chaque brique séparément.Pédagogique.Chaque couche :

– Reçoit les données de la couche supérieure.– Assure certaines fonctions.– Transmet les données à la couche inférieure.– Dialogue avec son homologue en face avec un protocole.


I ) M) Les couches• 7 : application : X400, telnet • 6 : présentation : ASN1• 5 : session : conversation• 4 : transport : de bout en bout : TCP• 3 : réseau : entre les nœuds : IP• 2 : liaison : adaptation au lien : Ethernet, X25, FDDI• 1 : physique : bits - signaux

Chaque couche peut (presque) utiliser n'importe quel type de couche inférieure : IP sur Ethernet, X25-2, FDDI sans modifier IP, Ethernet sur paire torsadée, câble coaxial, fibre optique.


I ) M) Les couchesChaque couche ajoute un entête et un identificateur de la couche supérieurBeaucoup de couches possèdent leur adresse :→port-application,→@ IP,→@ Ethernet

Chaque fonction d'un réseau est réalisé par une couche :→ détection d'erreur : 2-3-4,→ correction d'erreur : 3-4,→ contrôle de flux : 2-3-4-7,→ fenêtre : 3-4, routage : 3


I ) N) Adressage et nommageBut : identifier un objet réseauAdresse liée à la géographie→ numéro IP,→ numéro de téléphone,→ X25.

Nom lié à la fonction ou l'identité (personne)→ nom propre,→ nom du service rendu par l'objet.

Problèmes : unicité et gestion


II) Concepts télécom.1) L ’information

Quantification, Forme.2) Le codage

Téléinformatique, Télécommunication et télédiffusion.

3) La transmissionSérie ou parallèle, Modes de transmission, Dialogue et sens de transmission, Cadence, Contrôle, Optimisation. Plan du cours


II) Concepts télécom.

1. L ’information subit des manipulations et des transformations avant d ’être délivrée à son destinataire : codage et transmission.

De nature analogique (source continue) ou numérique (source discrète) et forme déterminée : quantification pour réseau adapté en :

transmission et commutation.


II) Concepts télécom.1.1 QuantificationLe message i (source discrète) a une valence n :

n = 2, message binairen = 10, chiffre décimal

La quantité d ’information Hi est fonction de n :Hi = log2 n (en bits)

Ex : Une image TV, avec une résolution de 256 niveaux de gris par pixel fournit une quantité d ’information de 8 bits/pixel (utilisé pour le codage).

Plan du cours


II) Concepts télécom.1.2 FormeL ’information a diverses formes (origine et traitements) :

texte (alphabet fini),données ou informations numériques codées,images fixes (noir et blanc),images mobiles (noir et blanc),images couleur,musique,voix humaine et parole.

• Largeur de bande → 10 Mhz (analogiques) • Débits numériques → 100 Mbit/s (numériques)


II) Concepts télécom.2. Le codageDans la chaîne de transmission le codage a pour rôle :

transformation et adaptation à la source qui convertit l'information en signal depuis un signal électrique ou optique.

Adaptation au canal de communicationCapteurs ou transducteurs :

→ microphone : des ondes acoustiques en signal audio (téléphonique ou radiophonique). Opération inverse par l'ecouteur ou haut parleur.

→ Caméra et poste de télévision : image de la scéne en signal vidéo.

→ Terminal informatique : clavier-écran.


II) Concepts télécom.2. 1 TéléinformatiqueSignal numérique à 2 états pour transmettre l'alphabet (maj. et min.), chiffres décimaux, opérateurs arithmétiques et logiques et ponctuation ≈ 100 caractères.Chaque code attribue une combinaison binaire par caractère.

CCITT n°2 (Télex) : 5 bits = 32 caractèresCCITT n° 5 code ISO : 7 bits = tout + 30 commandes ∈ code ASCIIEBCDIC (IBM) : 8 bits = 256 caractères

CCITT : Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique.ISO : International Standard OrganisationASCII : American Standard Code for Information InterchangeEBCDIC : Extended Binary Coded Decimal Interchange Code


II) Concepts télécom.Codage en bande de base : substitution du signal original par un autre signal dont le spectre de fréquence est adapté à la communication

Code biphase "Manchester" et "différentielcode de Miller, code bipolaire, code HDB3, ...

1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Binaire

Biphase

Bipolaire

HDB3

+

-+

-+

-

+ +

+ +

- -

- -V

V


II) Concepts télécom.Téléinformatique : Les signaux se rapportant à l'image et au son sont analogiques . Transmissions en analogique (modulation) ou numérique.

Codage par modulation (amplitude, fréquence ou phase)Codage par numérisation

→ Echantillonnage : Shannon Fe ≥ 2 Fmax

→ Quantification/codage : amplitude des échantillons quantifié puis codée en numérique sur n bits (avec polarité). Si D est la dynamique du signal : n ≥ log2 D

Débit du signal numérisé : C ≥ n Fe (bit/s)


II) Concepts télécom.signal téléphonique :

• Fmax < 4kHz → echantillon toutes les 125 ms• 1< D < 4000 → 12 bits en quantification• codage/compression 12 bits → 8 bits

Débit numérique de 64 kbit/s


II) Concepts télécom.• Signal et réseau analogiques

transmission d'images et son : bande passante

• Signal et réseau numériquesRéseau Numérique à Intégration de Services + liaison locale

• Signal analogique et réseau numériquenumérisation du signal en émission

• Signal numérique et réseau analogique téléinformatique : modulation du signal en émission


II) Concepts télécom.3.1 Techniques de transmission

L ’échange d ’information s ’effectue selon deux techniques :transmission série : les bits d ’un mot sont transmis successivement. Un seul fil.→ Temps de transmission = nΤ→ interface RS232 : 9600 bits pour 20 m

Transmission parallèle : tous les bits du mot sont transmis simultanément. n fils.→ Temps de transmission = Τ→ utilisé à l ’intérieur d ’un système de traitement.


II) Concepts télécom.3.2 Modes de transmission

L’émission s’effectue selon deux modes :Transmission synchrone : → bits calés sur une horloge : cadence→ par blocs ou paquets de caractères avec des fanions→ débit élévé

Transmission asynchrone :→ caractère par caractère avec bits particuliers (START et STOP)→ instant d ’émission arbitraire


II) Concepts télécom.3.3 Dialogue et sens de transmission

simplexB

récepteurA

émetteur

semi-duplex récepteurB

émetteur

émetteurA

récepteur


II) Concepts télécom.3.3 Dialogue et sens de transmission

full-duplex Brécepteurémetteur

Aémetteurrécepteur


II) Concepts télécom.3.4 Cadence de transmission

Capacité d ’un canal : quantité d ’information qu’un canal peut transporter par unités de temps (bit/s).

Bande passante BP: spectre de fréquence toléré par le canal (filtre).

→ Rapidité de modulation R ≤ 2 BP en bauds

Débit de transmission D : pour un signal de valence n ayant une vitesse de modulation de 2 BP échantillons par seconde :

D ≤ 2 BP . log2 n en bit/s


II) Concepts télécom.3.4 Cadence de transmission

Capacité d ’un canal : pour que D , soit BP , soit n .→ BP ?→ Si n alors l’amplitude et se rapproche de N0 :

S puissance du signal utile, N du bruit.

→ Loi de Shannon concernant le débit maximal :

capacité de transmission

0

1NSn +=

+=

02 1log

NSBPC


II) Concepts télécom.3.4 Canal Téléphonique

BP = 300 à 3400 Hz100 < S/N < 1000R ≤ 6200 bauds

...


II) Concepts télécom.3.5 Sécurisation de la transmission

S ’assurer que l ’information reçue est bien l ’information transmiseTaux d ’erreur binaire :

TEB = (nbre de bits erronés) / (nbre de bits transmis)

Soit n le nombre de bits du message alors la probabilité de transmission sans erreur : P = (1 - TEB)n

Ex : TEB = 10-4, message de 1024 octets : P = 44%Il faut contrôler les transmissions : clés de contrôle


II) Concepts télécom.3.5 Clés de contrôle

bit de parité : VRC (Vertical Redundancy Check) avec une efficacité entre 50% et 60%caractère de parité : Contrôle LRC (Longitudinal Redundancy Check) une efficacité de 95%.Combinaison VRC/LRCenvoi de la même trame en plusieurs exemplairesClés de contrôle de 2 à 4 octets : code calculé par division polynomiale appliqué au bloc à transmettre : contrôle de redondance cyclique CRC (Cyclic Redundancy Check). Une efficacité de 100%.


II) Concepts télécom.3.5 Efficacité

Taux de transfert des informations :TTI =( Nbre de bits utiles) / (Durée de transmission)

Rendement du support = TTI / Débit nominal du support


II) Concepts télécom.3.6 Optimisation de la transmissionInformations transmises : bit, caractère ou bloc (trame, paquet, message) de caractères.Optimisation des transmissions :

diminution de la quantité d ’information sans modifier le contenu sémantique (compression)

améliorer les liens : concentration et multiplexage


II) Concepts télécom.3.6 Multiplexage et concentrationsupport télécom : débit nominal de 9600 bits/s• Multiplexeur : Informations bas débit en //

en entrée 4 canaux 2400 bits/s sur le canal haut débit en sortie : efficacité de 100%.

• Concentrateur : plusieurs entrées sur une sortietraitement et stockage des informations

plusieurs voies d ’entrée peuvent avoir le débit de la sortie : efficacité pouvant atteindre 300 à 400%


II) Concepts télécom.3.6 Multiplexage et concentration• Multiplexage fréquentiel :

partage de la BP en canaux à bande étroite : support coaxial de 400 Mhz partagé en 40 canaux de télévision de 10 Mhz. Transmission large bande

• Multiplexage temporel :découpe d’une trame de durée déterminée en plusieurs intervalles de temps élémentaires (IT). Transmission numérique


II) Concepts télécom.Compression :• parole et son téléphonique :

64 kbit/s à 8 kbit/s pour radio mobile GSM (Global System for Mobile communication).Qualité supérieure : → BP = 7 kHz : débit de 16 kbit/s.→ Bande audio complète (20 kHz) : 96 kbit/s

• image :visiophone sur RNIS : plusieurs canaux 64 kbit/s


II) Concepts télécom.Compression :• image :

stockage disque audio images fixes et animées→ Norme JPEG (Joint Picture Element Group)→ MPEG1 (Moving Picture Element Group) : débit de 2 Mbit/s

(standard VHS magnétoscope)→ MPEG2 : télévision numérique 6 Mbit/s (PAL SECAM)

• Texte :codage de la longueur en lignecodage de Huffman


II) Concepts télécom.3.6 Confidentialité :• transformation d ’un texte clair en texte secret :

cryptographie• technique d ’authentification avec mot de passe :

algorithme sur les signaturesauthentification par la parolereconnaissance d ’écriture


II) Concepts télécom.3.6 Système de cryptographie :

RécepteurEmetteur

DéchiffrementChiffrementMessage en clair Message

en clairCryptogrammeCléClé



1) L’organisation du réseauMise en communication, numérotation et adressage.

2) La fonction commutationAiguillage, trafic téléphonique, Efficacité.

3) La fonction transport et distributionInstallation, câble et répartiteurs.

4) La fonction transmissionLes supports, les systèmes.

5) Téléphonie et informatique Plan du cours



1. Organisation du réseautransport de la parole, données informatiques et images.Réseau téléphonique : ensemble complexe de transmissions et commutations gérés par un opérateur public ou privé.L’utilisateur communique avec des abonnés : locale, régionale, nationale ou internationale.→ Une ligne d ’abonné : 2 fils→ circuits entre les autocommutateurs : 4 fils



1. Organisation à trois niveaux : ZAA, ZTS, ZTP

CTP CTP

CTS CTS CTS

CAA CAA CAA CAA CAA

CLAbonnés



1. La numérotation et l’adressage• Les codes pays pour les réseaux de données et téléphoniques commutés RTC et RNIS sont ≠.• Selon le réseau : ≠. Abonné Transpac et abonnéNuméris ont des champs distincts.• Mode d’adressage hiérarchique. Depuis 96 : numéro national à 10 chiffres, le deuxième désigne une des 5 zones.

Code pays Numéro national Sous-adresse

15 chiffres (E164 - RNIS)



2. La fonction commutationautocommutateur : aiguillage des communications et concentration du trafic.

Connexion ou mise en relation des abonnés et des circuitsRelation entre les joncteursCommande ou contrôle général des opérations



2.1 Aiguillage

Autocommutateur

Abonné

Abonné

Abonné

Abonné Circuit

Circuit

Circuit

Trafic de transit



2.1 Mise en relationEtablissement, communication et libération

Appelant

Appelé

Réseau

décroche numérotetonalité

Etab

lisse

men

t

Libé

ratio

n

Conversation

raccroche

raccrochesonnerie décroche



2.1 Trafic téléphonique• Soient 2 sites de commutation A et B connectés par un faisceau de n circuits. • Valeur de n ? Fonction du trafic de pointe.• Soit N(t) le nombre de circuits occupés à l ’instant t, le volume de trafic pendant un temps T :

en secondes∫=T

dttNtV0

)()(



2.1 Trafic téléphonique• L ’intensité du trafic (en erlang ou %) :

• ligne principale résidentielle 0.03 < I(t) < 0.15• ligne principale professionnelle 0.3 < I(t) < 0.8

∫=T

dttNT

tI0

)(1)(



2.1 Trafic téléphonique• 5 circuits : C1 : 35/60 = 0.58 erlang; C2 : 40/60 = 0.67 erlang; C3 : 35/60 = 0.58 erlang; C4 : 30/60 = 0.5 erlang; C5 : 25/60 = 0.41 erlang.• Trafic de 2.75 erlang, nbre de com. = 12, volume de trafic = 165 mn, durée moyenne = 14 mn



2.1 Efficacité de trafic



3. Transport et DistributionRaccord de l’abonné à l’unité de commutation :

installation d’abonné : poste téléphonique, prise de ligne, PCcâbles de transport : raccord de l’immeuble avec un câble souterrain à une armoire de sous-répartition (SR). En sortie, câbles avec 900 paires vers le centre de communication. Classement par zone géographique.répartiteurs : répartition verticale des abonnés d ’une zone géographique et répartition horizontale pour classement par ordre des numéros d ’annuaire.équipement d’abonnés : terminaison physique de la partie transport et distribution. Etablissement d ’un courant.



3. Transport et Distribution

PABX

abonné

faisceau SR

répartiteurEquipementd ’abonné

Câblesde transport

Unité de commutation

Batterie centrale



4. La fonction transmission4.1 Les supports de transmission

PAIRE TORSADÉE (fils de cuivre)

CÂBLE COAXIAL

FIBRE OPTIQUE

SANS FIL



LA PAIRE TORSADEE• Paires torsadées blindées

• Paires torsadées non blindéesfaible coût et installation plus simple

possibilité d’utiliser des infrastructures existantes (câbles téléphoniques) mais attention aux perturbations



Paire Torsadée non blindée : • Les connecteurs sont de type RJ-45• 5 catégories de paires torsadées :Catégories Débits max (Mb/s)

1,2 43 164 205 100



Paire Torsadée blindée :

Connecteurs types RJ-45 et appletalklargeur de bande : jusqu’à 150 Mb/s Moins sensible aux champs extérieursPeu flexible et plus difficile à mettre en

œuvre que la paire non blindée.


III) Le réseau de télécommunicationLe câble coaxial

Les câbles : désignés par leurs diamètres en mm. Câbles les plus courants sont les 2.6/9.5 et 1.2/4.4.

Plusieurs catégories de câble :→ 50 Ω du type Ethernet→ 75 Ω du type CATV (câble de télévision)→ 93 Ω (IBM) pour la connexion des terminaux

lourds et peu maniable (grosse architecture).pratiques (petits réseaux)débits élevés



La fibre optiqueLes composants aux extrémités :

une diode électroluminescente (DEL) une diode laser (DL)un laser modulé

• Un faisceau lumineux est véhiculé à l’intérieur d’une fibre optique. Guide cylindrique de diamètre entre 100 et 300 microns recouvertd’isolant• Vitesse de propagation : de l’ordre de 100 000 Km/seconde (multimode) 250 000 Km/seconde (monomode)



La fibre optique

signal signalélectrique électrique

une liaison par fibre optique

codeur décodeur



Fibres Optiques : avantages• très large bande passante (de l’ordre de 1 Ghz pour 1 km)

peu encombrantestrès faible atténuationtrès bonne qualité de la transmissiontrès bonne résistance à la chaleur et au froidune matière première bon marché (silice)pas de rayonnementimmunité aux bruits et aux interférences

électromagnétiques



Fibres Optiques : inconvénients les difficultés de raccordement (+ coûts de

raccordement élevés)→ entre 2 fibres → entre une fibre et le module d’émission ou de réception

les dérivations sont difficilesle multiplexage en longueur d’onde est encore associé

à la recherchenécessité de transformer la nature de l’énergiedifficultés d’utilisation d’un signal bidirectionnel



Supports sans fil

• Systèmes infrarouges

• Systèmes radio

• Systèmes à micro-ondes

• Liaisons satellites


Synthèse des caractéristiques des supports

SUPPORT Coax. Coax. Fibre Sansépais fin optique fil

COÛT élevé moyen moyen faible élevé

INSTAL- très difficile aisée aisée difficile ‘’simple’’-LATION difficile

ANTIBRUIT élevé moyen moyen faible très élevé faible

SÉCURITÉ modérée modérée modérée faible élevée très faible

DISTANCE 500 m 200 m 200 m 70 m 3 km dépend dubâtiment

Pairetorsadéenon blindée

Pairetorsadéeblindée



4.2 Les systèmes de transmissionCircuits téléphoniquesCircuits en bande de baseCircuits large bandeCircuits numériques



5) Téléphonie et informatique PABX et téléphonie d'entreprise

De RTC à NumérisIntégration téléphonie et Informatique



6.



A) Liaison point à pointB) Liaison multipointC) Réseau

C.1) Efficacité d'une liaison, C.2) Services réseaux, C.3) Accès aux réseaux, C.4) Fragmentation et réassemblage, C.5) Techniques de commutation, C.6) Commutation de paquets, C.7) Contrôle de congestion, C.8) Contrôle de routage, C.8) Adressage

Plan du cours



• Réseau = liens + nœuds interconnectés

• l'interfonctionnement interne du réseaumise en œuvre de fonctions de communication qui

relèvent des techniques réseaux.


IV) A) Liaison point à point• Aux extrémités de la liaison : un terminal ETTD

→ émetteur : source de données→ récepteur : collecteur de données

InterfaceETTD-ETCD

←→

Contrôle ETCD

Circuit de donnéesligne

Liaison de données

Contrôle ←→

ETCD

InterfaceETTD-ETCD


IV) A) Liaison point à point

• Aux extrémités de la liaison : un terminal ETTD

• Entre ligne de transmission et terminaux : une ETCD

• dialogue Contrôleur et modem est assuré par l'interface ETTD/ETCD



1) ETTD : Equipement Terminal de Traitement de Données ou DTE (Data Terminal Equipment)

Permet à l'utilisateur de dialoguer avec le systèmeDispose d'un contrôleur de communication

• ETTD varie en fonction de l'applicationDébit binaire, Réseau, Nature du terminal.



1) ETTD : Exemples d'application :Courrier electronique (terminaux de telex, télécopie,

messagerie).Télématique (vidéotex, station voix-données, station

multimédia).Téléinformatique professionnelle (terminaux

utilisateur, télétype et clavier écran).



2) ETCD : Equipement Terminal de Circuit de Données ou DCE (Data Communication Equipement).

2 rôles : → adaptation du canal,

→ Interface et contrôle des signaux de jonction ETTD/ETCD

Un adaptateur permettant le raccordement des ETTD aux réseaux.


IV) A) Liaison point à point2) ETCD : exemples selon le type de réseau et

nature de la transmission :Adaptateurs de terminaux (des cartes type PC à

insérer ou externes) :→ pré-RNIS : interface R : interface audio, V24, X21, X25.→ RNIS : interface S.

Adaptateurs ou codeurs en bande de base : → liaisons locales à courte distance (≤ 50 km)→ débit > 10 Mbit/s pour réseaux locaux→ support : paire métallique, coaxiaux, fibre optique.


IV) A) Liaison point à point2) ETCD : exemples selon le type de réseau et

nature de la transmission :codeurs par transposition de fréquence ou modem→ transmission analogique sur longue distance→ exemple : modem de la série V (de 300 bit/s à 72 Kbit/s)

– débit, mode synchrone/asynchrone,– dialogue half ou full duplex,– qualité du support, technique de modulation,– bande passante utilisée, technique de compression, – nature de l'interface ETTD/ETCD

→ V32 (9600 bit/s), V32 bis (14400 bit/s)→ V34 (28800 bit/s), V34 + (33600 bit/s), V90 (56kbits/s)


IV) B) Liaison multipointLiaison point à point : taux d'activité faible• ligne multipoint.

La station primaire contrôle le dialogue : les stations secondaires ne peuvent émettre ou recevoir sans ordre ou invitation (polling, selecting).Adressage hiérarchique par la station primaire :→ adresse de la ligne multipoint,→ adresse du contrôleur de grappes de terminaux,→ adresse de l'équipement dépendant du contrôleur.


IV) B) Liaison multipoint

Autre liaison multipointStationprimaire

station secondaire

station secondaire

Grappe de terminaux Grappe de terminaux


IV) C) Réseau• But : mise en commun de ressources

onéreuses discipline de partage.• Réseau dimensionné pour tenir compte de la

charge maximale sur une période donnée.• Utilisateur : communication des informations.• Exploitant :

assurer cette communicationfacturation.


IV) C) Réseau• Fonctions importantes du réseau :

conversion des messages utilisateur en paquets,

adressage des paquets,

routage des paquets,

régulation du trafic.


IV) C) Réseau1) Efficacité d'une liaison réseau

Contrôle de l'intégrité des données : accuser à l'émetteur réception ou non du message.Message d'information de A B :T : tps d'attente avant envoi du prochain message :→ T1 : transmission du message d'information de A B→ T2 : traitement du message d'information en B→ T3 : transmission du message de supervision de B A→ T4 : traitement du message de supervision en A→ 2 TP : temps de propagation aller/retour.


IV) C) Réseau1) Efficacité d'une liaison réseau

T = T1 + T2 + T3 + T4 + 2 TP ≈ T1 + 2 TP

Efficacité : E = T1 / T = 1 / (1+2a) avec a = Tp / T1

→ réseau LAN (Ethernet) a → 0 E → 1→ réseau satellite a >> 1 E → 0 : émission continue

Amélioration de l'efficacité par émission anticipée.Mécanisme de fenêtrage adopté par tous les protocoles de communication.Si erreur, la trame erronée est retransmise. L'efficacité est divisée par le nombre de trame retransmise.


IV) C) Réseau2) Services réseaux

Réseau étenduWAN (satellite)36 000

64 K

256

5

10 000

connecté

X25

Réseau localLAN(Ethernet)1

10, 100 M

plusieurs milliers

100

25

non connecté

IEEE802-3

Critère

distance

débit

taille de message

efficacité

longueur de donnéesservice réseau

exemple de standard

unité

km

bit/s

octet

%

bits


IV) C) Réseau2) Services réseaux

Mode connecté (réseaux RTC, RNIS, X25)→ transfert de l'information de façon sûre : contrôle

d'erreurs, de flux et de séquencement des paquets, établissement et libération de la connexion.

→ adressage site destination dans le paquet d'établissement.

Mode non connecté (IP Internet, interconnexion de réseaux locaux)→ services réseaux réduits→ adressage site destination dans chaque paquet

(datagramme).→ Se généralise car la qualité de la transmission .


IV) C) Réseau3) Accès aux réseaux• En émission :

une série d'encapsulation des données et entêtes correspondant aux différentes couches de protocoles traversées.

• Entêtes :décapsulés définitivement à l'extrémité de destinationdécapsulés pour analyse puis recapsulés pour une nouvelle émission : lors d'un transit dans un nœud de commutation.


IV) C) Réseau3) Accès aux réseaux

User--------------

Réseau--------------

Liaison--------------Physique

User--------------

Réseau--------------

Liaison--------------Physique

Site A Site B

Réseau

t0

t4

t2 t3

tx ty

t5

t1

donnéest0 - t5 fragment

t1 - t4 NH paquet

t2 - t3 NHLH trame

….tx - ty bit

• NH : Network Header• LH : Link Header• 6 tps d'encapsulation ou décapsulation : t0 à t5• 2 tps d'accès : tx et ty• tps de transit tt


IV) C) Réseau3) Accès aux réseauxExemple

1 tps d'encapsulation/décapsulation : 1mstaille trame : 256 octetsdébit ligne d'accès : 9600 bit/stemps de transit réseau : 200 ms

• temps de transit d'un fragment de bout en bout = 633 ms (6x1 + 200 + 2x256x8x1000/9600)


IV) C) Réseau4) Fragmentation et réassemblage• message émis de taille variable

→ long : fragmentation en paquets→ court : groupage (réassemblage) de messages

• Pour l'optimisation du taux d'utilisation des lignes réseaux.


IV) C) Réseau4) Fragmentation et réassemblage : Exemple

3 liens identiques en cascade (liens + nœuds)Hyp : → Ts = 0 (tps de stockage dans un nœud)→ pas d'erreur (pas réémission)

0 T 2T 3T

Liaison 1Liaison 2

Liaison 3

Sans recouvrement


IV) C) Réseau4) Fragmentation et réassemblage : Exemple • T : temps de transition sur un lien d'un messageN liaisons : tps de transit du message = N x T• message divisé en P paquetstps de transit d'un paquet = T/Ptps de transit du message fragmenté = T + (N-1) x T/P

Liaison 1

Liaison 2

Liaison 3

Avec recouvrement

0 T


IV) C) Réseau5) Technique de commutation• Réseau = des lignes (circuits) + des commutateurs

(nœuds)

• Connexion Réseau : ponctuelle (services commutés)permanente (services spécialisés)

• techniques de commutation : circuits/message/paquets


IV) C) Réseau5) Technique de commutation• commutation de circuits

→ chaque commutateur choisit 1 circuit parmi n circuits.→ dès que le chemin physique est établi : transmission de

l'information.→ taux d'activité faible.

• Commutation de messages→ une succession de lignes et de nœuds de stockage et

commutation.→ le message est stocké dans chacun des nœuds avant d'être relayé.→ bonne utilisation des circuits mais lent.

• Commutation de paquets→ message découpé en paquets combinant cc et cm.→ un nœud : multiplexage : rapide et performant.


IV) C) RéseauCommutation

Chemin physiqueétabliMémoire destockageRendement descircuitsDuplex intégral

Conversion deformat et de débitTaille de l'infotransportéeApplication type

Réseau type

de paquets

oui

oui (electronique)

très bon

oui

oui

paquets (centaines octets)transaction

Transpac

de circuits

oui

non

moyen

oui

non

quelconque

parole transfert fichierRTC, RNIS

de messages

non

oui (disque)

bon

non

oui

message (milliers d'octets)Télex

Télégraphie


IV) C) Réseau6) Réseaux à commutation de paquets

→ circuit virtuel (service en mode connecté)→ datagramme (service en mode non connecté)

Service en mode connectéle circuit virtuel associe aux 2 extrémités des voies logiques afin de constituer des :

– CVP : circuit virtuel permanent– CVC : circuit virtuel commuté

Ex : Transpac


IV) C) Réseau6) Réseaux à commutation de paquets

Service en mode non connecté→ mise en relation 2 utilisateurs de bout en bout→ service non fiable car pas de contrôle de flux, d'erreur, de séquencement, …)

Ex : réseau Arpanet (USA) à base du protocole réseau IP.

Autres techniques de commutation→ commutation de trames (réseau à relais de trames)→ commutation de cellules (ATM Asynchronous Transfert Mode)Basé sur des Réseaux physiques fiables et haut débit


IV) C) RéseauTrames

dynamique

variable koctets2

de bout en boutvoix données105

Frame relay

circuits

statique

quelconque

1

voix données

RTC

paquets

dynamique

fixée 128/2563

par bond

données

104

Transpac

Commutation

Allocation BP

Taille paquet(octets)Couches OSI

Contrôle

InformationtransportéeCapacité decommutation(en paquet/s)Réseau type

Cellules

dynamique

48 octets

1

de bout en boutvoix imagesdonnées104

ATM


IV) C) Réseau7) Contrôle de congestion

0 Trafic offert

zone 1 zone 2

SaturationTrafic écoulé * zone 1 : niveau de service correct

* zone 2 : blocage du réseau. Dépassement de la capacité de saturation

Réseau = liens + nœuds (éléments passifs, (éléments actifs, processusdébit fixe) réalisant commutation + routage)


IV) C) RéseauCommutateur de paquets (nœuds)

Si dimension file d'attente en sortie > taille mémoire→ purge des paquets en excès→ limiter les paquets perdus

Processeur+

Mémoire

Files d'entrée Files de sortie

Lignes d'entrée

Lignes de sortie


IV) C) Réseau7) Contrôle de congestion : Exemple :

Hyp : nœud A bloquéB réemet son paquet une 2nde fois, etcB immobilise son buffer (stockage du pâque rejeté par A)B ne peut pas libérer son buffer pour un autre paquet venant de CC immobilise son buffer, …, etcPropagation à rebours des blocages de nœuds : interblocage(deadlock).

Congestion : 2 causes :dimensionnement inadapté des buffers,traffic offert trop proche du seuil de saturation du nœud.

C B A


IV) C) Réseau7) Congestion : solution :

→ réduire le nombre de paquet

Limitation du nombre de paquets→ imposer un nbre max de paquets à chaque de nœud d'entrée du

réseau (sinon rejet).→ Simple mais considère que tous les nœuds traitent un trafic

équivalent.

Meilleur utilisation des ressources→ taille mémoire du nœud.→ partage entre les lignes de sortie de la mémoire.→ pb : lignes à faibles trafic défavorisé en cas de congestion.


IV) C) Réseau7) Congestion : solution :

Contrôle de flux (entre 2 nœuds adjacents)→ émission que si autorisation du récepteur.→ limitation du nombre de paquets en transit.

Réservation des tampons→ service à circuit virtuel : chemin établi grâce au

paquet d'appel + affectation des ressources.→ Rejet des appels sans ressources réservées.

Autres→ limitation durée de vie des paquets.→ contrôle débit d'accès.


IV) C) Réseau8) Contrôle de routageUne fois l'adressage connu

• but : traverser le meilleur chemin pour la transmission de paquets.

• moyens : algorithme de routage à base de tables dans les nœuds.

Algorithmes non adaptatifs et algorithmes adaptatifs.


IV) C) Réseau8) Contrôle de routage : routage non adaptatifdéfini de façon statique (indépendamment de l'état du

trafic) simple mais sans souplesse.Exemple 1: routage fixe : table remplie par le concepteur, 1 critère

de performance privilégié (ex : vitesse), des mises a jour (si changement de config. du réseau : défaillance, nouvel abonné).

C

B

AD

E

Destination NœudAdjacent

B BC CD BE C

Table de routage en A


IV) C) Réseau8) Contrôle de routage : routage non adaptatifExemple 2 : routage aléatoirechaque nœud retransmet le paquet reçu à tous les autres adjacents

(sauf à celui émetteur).

Très simple, intéressant si trafic total faible.

Contrôle de routage : routage adaptatifadaptation dynamique aux variations (topologie et trafic) réseau.un échange d'info. (tables de routage) entre les nœuds.pb : un trafic de gestion s'ajoutant au trafic utile.pb : infos de gestion subissent les retards dus au transit.


IV) C) Réseau8) Contrôle de routage : routage adaptatif• Algo. basés sur le vecteur de distance

distance exprimée en nombre de sauts (un commutateur ou un routeur entre deux liaisons).Ex : RIP : Routing Information Protocol (env. TCP/IP)Chaque routeur a une table de routage adressée toutes les 30 s aux routeurs voisins.Table précisant pour chaque destinataire le nombre de sauts pour l'atteindre.Chemin retenu : celui contenant le moins de saut.Convergence assez longue.Ex : IGRP de Cisco avec env. IP : cycle toutes les 90 s.


IV) C) Réseau

8) Contrôle de routage : routage adaptatif• Algo. basés sur l'état des liaisons

un poids associé à chaque liaisonchaque routeur n'envoie à ses voisins :→ que la description des liaisons qu'il maintient avec eux,→ que s'il y a eu un changement.


IV) C) Réseau8) Algo. basés sur l'état des liaisons

Ex : OSPF : open shortest path first→ un routeur transmet à tous les autres un paquet décrivant ses liaisons

locales afféctées d'un poids→ l'administrateur fixe le poids (critères : flux, support, débit, coût, …)→ seule la description de la modification intervenue est transmise→ limitation du trafic de gestion

Agir sur le poids de la liaison permet d'agir sur le transfert de flux :Ex : liaison satellite→ poids faible pour du trafic batch→ poids fort pour du trafic interactif


IV) C) Réseau9) Adressage• Un processus utilisateur au sein d'un équipement d'extrémité est connecté au réseau afin de communiquer avec un autre processus à l'autre extrémité• Processus, équipement et réseau sont à identifier et à adresser à chaque extrémité• Adressage hiérarchique : par le CCITT (X121 téléinformatique)14 chiffres :

3 pour le pays où se trouve le réseau1 pour le réseau dans le pays10 pour l'adresse de l'équipement et le port auquel le processus est connecté.


IV) C) Réseau

9) Adressage• Adressage global :

par l'ISO (IS 8348 : réseaux locaux)avantage :→ unicité de l'adresse pour tout équipement connecté

inconvénients :→ complication du routage→ gestion globale centralisée


IV) C) Réseau9) Adressage• Compromis :

TCP/IPadressage hiérarchique etadressage global pour les ports (sockets)

adressage téléphonique des services publics(pompiers, police, …)

le numéro est inchangé quel que soit la zone géographique


V) Architecture TCP/IPA) Fonctionnalités, B) Normalisation des

protocoles, C) Modèles de transmission, D) Architecture des protocoles, E) Couche réseau, F) Couche Internet

F.1) Internet Protocol, F.2) ICMPG) Couche transport G.1) TCP, G.2) UDP

H) Couche application


V)A) Fonctionnalités• Protocoles rivaux ⇒ marchés très

spécialisés.• TCP/IP est le "logiciel" de communication

reliant le monde avec Internet qui n'est que la partie émergée de l'iceberg TCP/IP.

• Administration réseau ≠ administration système.

Administration système : ajout d'utilisateurs + sauvegarde des données.Administration réseau : ordinateur connecté à un réseau interagit avec d'autres systèmes.


V)A) Fonctionnalités• Les ordinateurs connectés à un réseau sont

perçus comme des périphériques de communication.

• TCP/IP permet de communiquer entre tous types de matériels et systèmes d'exploitation.

• TCP/IP : couche de communication des réseaux locaux Unix, des intranets des entreprises et du réseau mondial Internet.


V)A) Fonctionnalités• Historiquement en 1969 l'ARPA (Advanced

Research Projects Agency) ⇒ réseau de communication de paquets : ARPANET. Pour l'étude de communications de données robustes, sérieuses et indépendantes du matériel.

• Utilisation de ce réseau pour des communications de tous les jours. Opérationnel en 1975.


V)A) Fonctionnalités• Les protocoles TCP/IP ont continué a être

développés et deviennent la norme militaire en 1983.

• La DARPA (Defense ARPA) finance l'implantation de TCP/IP dans la version Berkeley d'Unix.

• Internet devient alors un terme courant en 1983.


V)A) Fonctionnalités• En 1983 le premier ARPANET est divisé en

MILNET (Military Net) et un nouveau ARPANET plus petit que le précédent.

• L'Internet est la réunion de ces deux réseaux.• En 1985 insertion du NFSNet (National

Science Foundation) au réseau Internet. NFSNet relie 5 cinq centres de super ordinateurs à 56 Ko/s.


V)A) Fonctionnalités• Souhait d'étendre le réseau à tout scientifique

situé aux USA ⇒ en 1987 création d'une nouvelle dorsale plus rapide + une topologie à trois étages (réseaux régionaux et locaux).

• En 1990 ARPANET cesse, et NFSNet n'est plus le fédérateur principal d'Internet en 1995 ⇒ l'Internet comporte 95000 réseaux répartis dans le monde. ⇒ structure constituée de réseaux répartis et interconnectés.


V)A) Fonctionnalités• Extension exponentielle d'Internet dès 1983.• Malgré toutes ces évolutions, l'Internet est

toujours bâti sur TCP/IP.• Un signe du succès : internet et Internet sont

confondus.• Au départ internet etait le nom du réseau crée

au dessus d'Internet Protocol. ⇒ ensemble de réseaux distincts reliés par un même protocole pour former un seul réseau.


V)A) Fonctionnalités• Internet ⇒ ensemble des réseaux mondiaux

interconnectés utilisant Internet Protocolpour former un seul réseau.

• Utilisation des protocoles Internet même pour des réseaux non reliés à l'Internet.

• Ces réseaux d'entreprise l'utilisent pour la diffusion interne d'informations (TCP/IP + outils Web) ⇒ intranets.


V)A) Fonctionnalités• Normes de protocoles ouvertes, gratuites et

indépendantes du matériel informatique et du système d'exploitation ⇒ choix idéal pour unifier matériels et logiciels même sans accès à l'Internet.

• Indépendant du support réseau physique ⇒Ethernet, Token-Ring (réseau à jeton), liaison série,...


V)A) Fonctionnalités• Système d'adressage commun ⇒ tout

matériel TCP/IP dialogue grâce à une adresse unique sur tous les réseaux y compris l'Internet.

• Les protocoles haut-niveau sont normalisés ⇒ services utilisateurs variés et largement accessibles.


V)B) Normalisation de protocoles

• Protocoles : règles formelles décrivant un matériel.

• Ce sont des règles internationales communes connues et indépendantes de toute spécificiténationale ⇒ toute personne sait comment se comporter et comment interpréter les actions des autres; idem pour la communication des ordinateurs.



• Les protocoles TCP/IP ⇒ création de réseaux hétérogènes avec des protocoles ouverts indépendants du s.e. et du matériel.

• N'importe qui peut développer des produits utilisant les spécifications de ces protocoles.

• Les documents réunissants les protocoles TCP/IP sont publiés dans les RFC (Requests For Comments) contenant les dernières versions des spécifications des protocoles.



• Administrateur système réseau ⇒ lecture de RFC :

Conseil pratique.Spécifications des protocoles utilisant une terminologie propre à la transmission de données.RFC 1310, The Internet Standards Process.


V)C) Modèle de transmission de données

• Modèle de représentation développé par l'ISO (International Standards Organisation).

Modèle OSI (Open System Interconnect Reference Model) support de référence pour les communications réseaux.Les 7 couches du modèle OSI définissent les fonctions des protocoles de communication.Structure appelée pile de protocoles.


V)C) Modèle de transmission de donnéesUne couche ne définit pas un seul protocole ⇒exemple : un protocole de transfert de fichiers et un protocole de courrier electronique fournissent tous les deux un service utilisateur et appartiennent donc à la couche application.Chaque couche sur une machine communique avec la couche équivalente sur les autres machines du réseau ⇒ standardisation.De façon abstraite chaque protocole ne communique qu'avec son équivalent sans s'occuper des autres couches.


V)C) Modèle de transmission de donnéesEn fait pour passer d'une application locale à une application distante, les données traversent la pile en passant d'une couche à l'autre jusqu'àatteindre la couche physique.Isoler les fonctions par couches minimise l'impact des changements de technologie sur l'ensemble des protocoles.Les protocoles TCP/IP ne correspondent pas à la structure du modèle OSI.



• Couche application : niveau où résident les accès des processus réseau de l'utilisateur. Pour TCP/IP applicatif ⇒ tout processus utilisateur intervenant au-dessus de la couche transport.

• Couche présentation : échange d'information entre des applications ⇒ détermination pour la représentation des données. Fonction souvent assurée par l'application.



• Couche session : gestion des connexions entre applications. Pas indépendante dans la hiérarchie TCP/IP. Fonction réalisée par la couche transport : session ⇒ socket et ports.

• Couche transport : pour garantir que le récepteur reçoit les bonnes données. Couche principale réalisée par TCP (Transmission Control Protocol) ou par le service de transport UDP (User Datagram Protocol)(sans vérification finale).



• Couche réseau : gestion des connexions à travers le réseau et isolement des couches supérieures du réseau. Dans la hiérarchie TCP/IP c'est le protocole IP (Internet Protocol) qui décrit la couche réseau.

• Couche liaison : gestion de la diffusion de données à travers le réseau physique. Le protocole IP se sert de protocoles de liaison exitants.

• Couche physique : caractéristiques du matériel pour la propagation du signal. TCP/IP utilisent les normes physiques déjà existantes. (RS232C, V35, IEEE 802.3, ...).


V) D) Architecture des protocoles TCP/IP

• TCP/IP ⇒ moins de couches que le modèle OSI.

3 à 5 niveaux fonctionnels dans l'architecture du protocole.Modèle à 4 niveaux : 3 couches + 1→ application→ transport machine à machine→ réseau→ + couche Internet distinct.



Couches de l'architecture TCP/IP :

4) Couche application-----------------------------3) Couche transport machine à machine-----------------------------2) Couche Internet-----------------------------1) Couche réseau

• Application et processusutilisant le réseau.

• Services de transmissionsde données de machine à machine.

• Définition du datagramme et gestiondu routage des données.

• routine d'accès aux réseaux physiques.



• Emission : transmission vers le bas de la pile.• Chaque couche :

ajoute des informations de contrôle : en-tête.considère comme des données les informations reçues d'une couche supérieure.Encapsulation.

• Réception : transmission vers le haut de la pile.• Mécanisme inverse : chaque couche supérieure :

interprète les informations comme un en-tête et des données.



Encapsulation de données à l'émission :

Couche application données

données

données

données

En-têteCouche transport

Couche Internet En-tête

Couche réseau En-tête



Encapsulation de données à la réception :

Couche application données

données

données

données

En-têteCouche transport

Couche Internet En-tête

Couche réseau En-tête



• Chaque couche :Ne se soucie pas des structures de données utilisées par ses couches voisines.Structure de données conçues pour être compatible.Sa propre structure de données.Sa propre terminologie.

• Intéressant pour les évolutions techniques d'une couche sans perturbations sur les couches voisines.



Terminologie des structures de données :

Couche application-----------------------Couche transport -----------------------Couche Internet-----------------------Couche réseau

flot-----------------------

segment-----------------------

datagramme-----------------------

trame

message-----------------------

paquet-----------------------

datagramme-----------------------

trame

TCP UDP


V) E) Couche réseau

• Protocoles de la couche basse :Moyens pour envoyer les données aux périphériques directement connectés au réseau.Utilisation du réseau pour transmettre les datagrammes IP.Connaissance en détail du réseau sous-jacent (structure paquets, système d'adressage).

• Regroupement des fonctionnalités des couches du modèle OSI : réseau, lien et physique.


V) E) Couche réseau

• TCP/IP masque les fonctions des couches basses pour laisser place aux protocoles haut niveau (IP, TCP, UDP,…).

• Nouveaux matériels = nouveaux protocoles réseau :un protocole par type de réseau physique.

• Fonctions réalisées :Encapsulation de datagrammes IP.Correspondance entre adresses IP et adresses physiques utilisées par le réseau.


V) E) Couche réseau• TCP/IP adressage universel :

Adresses IP converties appropriée pour le réseau physique : circulation du datagramme.RFC 826 : Address Resolution Protocol (ARP) convertit une adresse IP en adresse Ethernet.RFC 894 : spécification des encapsulations des data. IP.

• Sous Unix les protocoles réseaux : gestionnaires de périphériques et de programmes spécifiques.

Périphériques : encapsulation et transmission des données.Programmes : f° particulières (conversion d'adresses).


V) F) Couche Internet

• Au-dessus de la couche réseau.• Protocole Internet : cœur de TCP/IP.

Service d'expédition de paquets.• Tous les protocoles situés au-dessus ou au-dessous

utilisent ce protocole pour la transmission.• Toutes les données TCP/IP passent par IP en entrée

ou en sortie.


V) F) Couche InternetIP :

Le datagramme : unité élementaire de transmission.Système d'adressage Internet.Transit des données entre la couche réseau et la couche transport.Routage des datagrammes pour les sites distants.Fragmentation et ré-assemblage des datagrammes.

Protocole en mode non connecté.Si informations de contrôles utiles : IP compte sur les protocoles des autres couches (détection et correction d'erreurs).


V) F) Couche InternetLe datagramme :

TCP/IP pour Arpanet : réseau à commutation de paquets blocs de données avec information nécessaires.

Réseau à commutation de paquets information d'adressage située dans les paquets pour la commutation.Chaque paquet se déplace indépendamment des autres paquets à travers le réseau.Le datagramme est le format de paquet défini par le protocole IP.Les 5 ou 6 premiers mots de 32 bits : l'en-tête :

informations nécessaires à l'acheminement du paquet.


V) F) Couche Internet0 4 8 12 16 20 24 28 31version IHL Type de service Taille totale

Identification Flags Déplacement de fragmentation

Durée de vie Protocole Somme de contrôle

Adresse source

Adresse destination

Options Bourrage

Début de la zone de données …

Format du datagramme IP


V) F) Couche Internet• Transmission du datagramme avec l'adresse de

destination :adresse IP de 32 bits.Identifiant le réseau destination,et la machine sur ce réseau.

• Si adresse locale : transmission directe.• Sinon : transmission à un routeur pour l'expédition

(périphériques aiguillant les paquets entre les différents réseaux physiques).


V) F) Couche Internet• Le routage des datagrammes :

les routeurs IP utilisent le protocole Internet pour router des paquets entre les réseaux.

• Deux types de périphériques réseaux :Les passerelles (ou routeurs).Les machines.


V) F) Couche InternetRoutage à travers des passerelles :

Machine C1Machine A1

application-------------transport

-------------Internet

-------------réseau

application-------------transport

-------------Internet

-------------réseau

Passerelle P1 Passerelle P2

Internet-------------

réseau

Internet-------------

réseau

Réseau BRéseau A Réseau C


V) F) Couche Internet• Les systèmes terminaux traitent les paquets à

travers les 4 couches.• Les systèmes intermédiaires ne traitent les paquets

qu'au niveau de la couche Internet : décision du routage.

• Les systèmes délivrent des paquets qu'aux périphériques reliés au même réseau physique.

• La machine A1 n'a aucune connaissance des passerelles et même du réseau se trouvant derrière la passerelle P1.


V) F) Couche Internet• Les réseaux physiques sous-jacents peuvent être

différents et même incompatible.Une machine sur un réseau Token Ring peut router un datagramme vers une passerelle pour accéder à une machine située sur un réseau Ethernet. Cette passerelle peut envoyer les données via un réseau X25 vers une seconde passerelle.Le datagramme traverse trois réseaux physiques différents.


V) F) Couche Internet• La fragmentation :

La couche IP d'une passerelle peut découper un datagramme en éléments plus petits.Un datagramme d'un réseau peut être trop gros pour un autre réseau.Problème des réseaux physiques hétérogènes. Chaque type de réseau définit une taille maximale des paquets.Division du datagramme en fragments de plus petite taille.Le format de chaque fragment est le même que celui de tout datagramme normal : 2ème mot de l'en-tête.


V) F) Couche Internet• Transmission de datagrammes à la couche de

transport.Si IP reçoit un datagramme adressé à la machine locale.Transmission des données au protocole correct situé dans la couche de transport.Numéro de protocole du troisième mot de l'entête du datagramme.Chaque protocole de la couche de transport a un numéro unique qui l'identifie au niveau IP.


V) F) Couche Internet• ICMP : Internet Control Message Protocol

protocole de la couche Internet (datagramme IP)envoie des messages avec contrôle de flux, signalisation d'erreurs rôle informatif pour TCP/IP.Contrôle de flux : si datagrammes trop rapides et non traités : envoi d'un Source Quench Message de la machine destination à la machine émettrice (demande d'arrêt temporaire).Détection d'une destination injoignable :envoi d'un Destination Unreachable Message à la source d'émission par la source détectrice (utilisation d'une passerelle intermédiaire si pb sur un réseau ou une machine).


V) F) Couche Internet• ICMP : Internet Control Message Protocol

Redirection de routes : une passerelle envoie un Redirect Message pour emprunter une autre passerelle. Possible que si la machine source et les 2 passerelles sont sur le même réseau.Etat d'une machine distante : envoi d'un message d'écho : vérification qu'un système distant est actif et opérationnel

réception d'un message et renvoi des données du paquet à la machine émettrice. (ping nom_machine).


V) F) Couche Internet• Internet Control Message Protocol:

ICMP fait partie de la couche Internet avec utilisation des datagrammes IP.Envoie de messages :→ Contrôle de flux : si datagrammes trop rapides et non traités.

Envoie par la machine destination ou une passerelle un Source Quench Message à la machine émettrice pour un arrêt temporaire d'émission.

→ Détection d'une destination injoignable : envoi d'un Destination Unreachable Message à la machine émettrice. (passerelle intermédiaire).

→ Redirection de routes : pour choisir une autre passerelle. Message utilisé que si la machine source est sur le même réseau que les deux passerelles.

→ Etat d'une machine distante par l'envoi d'une message d'écho permettant de vérifier l'état actif et opérationnel du système distant. (ping nom_de_machine).


V) G) Couche Transport• Transport machine à machine :

transmission de données entre les couches applications et Internet.TCP : Transmission Control Protocol : service fiable avec système de détection et de correction d'erreurs.UDP : User Datagram Protocol : mode non connectémoins coûteux en ressources.

0 16 31Port source Port destination

Taille Somme de contrôle


Format de messages UDP


V) G) Couche Transport• UDP :

aucune vérification de la bonne destination et réception des données.Utilisation des nombres des champs Port source et port destination du 1er mot de l'en-tête.Si peu de données : les connexions et vérifications créent une surcharge parfois supérieure au coût d'une retransmission totale UDP plus efficace.Applications question/réponse (réponse = acquittement).Applications avec technique de vérification.


V) G) Couche TransportFormat de segments TCP

0 4 8 12 16 20 24 28 31Port source Port destination

Numéro de séquence

Numéro d'acquittement

Déplacement

Réservé Flags Fenêtre

Somme de contrôle Pointeur Nécessaire

Options Bourrage



V) G) Couche Transport• TCP :

vérification de l'ordre d'émission.protocole fiable, orienté connexion avec utilisation d'un flot d'octets.Mécanisme d'acquittement de bonne réception avec re-transmission renvoi des données jusqu'à réception d'un message de bonne réception (utilisation d'un time-out).Unité de données : segment. Mode connecté = connexion virtuelle.Fonction de contrôle d'un segment avec le champ Flag du 4ème mot de l'entête.


V) G) Couche TransportInitialisation en trois voyages

Machine BMachine A

SYN

SYN, ACK

SYN, données

Début de transfert des données


V) G) Couche Transport• Après cet échange (bits SYN et ACK) : sécurité du

transfert.• Pour terminer : même système avec le bit FIN.• TCP = envoi d'un flot continu d'octets (≠ paquets

indépendants).Maintien de l'ordre avec les champs numéro de séquence et numéro d'acquittement : synchronisation des numérotations avec le champ numéro de séquence du segment SYN.Comptabilisation des octets de manière séquentielle.


V) G) Couche Transport• Deux fonctions du segment ACK :

acquittement de bonne réception.Contrôle de flux.Le numéro d'acquittement est valable pour tous les octets jusqu'à ce numéro.

• Champ Fenêtre : nombre d'octets acceptés. Si fenêtre vide (= 0), l'émetteur cesse de transmettre.

• Transmission des données de la couche IP à un applicatif : numéro de ports (16 bits). Ports source et destination dans le 1er mot de l'en-tête.


V) H) Couche Application• Processus utilisant les protocoles de la couche

transport.• Protocoles applicatifs : services utilisateurs.

telnet : login distants à travers le réseau.FTP : transfert de fichierSMTP : courrier électronique (Simple Mail Transfert Protocol).HTTP : pages Web (HyperText Transfer Protocol).DNS : service de nom (Domain Name Service). NFS : partage de fichiers sur plusieurs machines.OSPF : (Open Shortest Path First) : échanges d'informations de routage.


TCP/IP et Internet• Terminologie TCP/IP

Transmission Control Protocol (couche 4)

Internet Protocol (couche 3)

Inclut les services tels que telnet, ftp, smtp, …Internet : coopération des réseaux TCP/IP

tels que ARPANET, NSFnet, EASINET, HEPNET, RENATER, …

internet : toute réunion de réseaux


TCP/IP et Internet• Terminologie TCP/IP

Internet : définition standard : – The Internet is a large collection of networks (all of which

run the TCP/IP protocols) that are tied together so that users of any of the networks can use the network services provided by TCP/IP to reach users of any to the othernetworks. The Internet started with the ARPANET, but now includes such networks as NSFnet, NYSERnet, and thousand of others.

internet :– internet with a small "i" could refer to any network built

based on TCP/IP, or might refer to networks using other protocol families that are composites built of smallernetworks.


TCP/IP : Bibliographie• Réseaux, télématique et PC. J. Terrasson.

Ed. Armand Colin, 1992.• TCP/IP Administration de réseau. C. Hung,

E. Dumas. Ed. O'Reilly, 1998.• Télécoms et réseaux. Communications

d'entreprise. M. Maiman. Ed. Masson, 1997.

Documents

Introduction aux Architectures de Communicationread.pudn.com/downloads155/ebook/686816/Cours_Reseau.pdfIntroduction aux Architectures de Communication William Puech Puech William Centre