SI 5. Support des Services et Serveurs. Chapitre 2 : Les technologies d'interconnexion. BTS Services Informatiques aux Organisations 1 ère année

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1 SI BTS Services Informatiques aux Organisations 1 ère année Chapitre 2 : Support des Services et Serveurs Objectifs : Les technologies d'interconnexion Connaître tous les matériels permettant l'interconnexion des ordinateurs ou réseaux hétérogènes, et leur mode de fonctionnement. Plan : 1. Introduction. 2. Les répéteurs. 3. Les concentrateurs. 4. Les ponts.. Les commutateurs.. Les routeurs.. Les passerelles applicatives. 8. Les matériels manageables. C2 Interconnexion des réseaux. page 1

2 1. Introduction Il existe plusieurs types de matériels permettant d'interconnecter des ordinateurs ou des réseaux. Certains sont obsolètes dans le sens où ils ne sont plus vendus, mais de nombreuses entreprises en possèdent encore et les utilise toujours. Tous ces matériels ne font pas la même chose. D'ailleurs, ils ne travaillent pas au même niveau dans le modèle OSI. Il est indispensable de les connaître, et de connaître leurs fonctionnalités pour savoir les utiliser, mais surtout choisir la meilleure solution en fonction du budget et des besoins. 2. Les répéteurs Les répéteurs possèdent exactement 2 interfaces, et agissent au niveau de la couche physique. ils retransmettent le signal capté sur une interface et le retransmettent en le régénérant, ils ne possèdent pas d'adresse physique, et sont connectés à 2 réseaux distincts (point de liaison). De manière générale, les répéteurs permettent d'augmenter de manière simple l'étendue des segments Ethernet ou des anneaux Token-lting. En effet, sur ces types de topologies, l'affaiblissement du signal sur les câbles est lié directement à la longueur du segment qui gêne proportionnellement la propagation du signal. La solution consiste donc à recréer un/des segments ou un/des anneaux dès que l'on tend vers les limites physiques de la solution choisie, et ceci grâce aux répéteurs. 3. Les concentrateurs. Répéteur Un concentrateur est un répéteur, bien que particulier. Celui-ci, qui intervient également sur la couche physique, utilise un bus interne, qui lui permet d'émuler une topologie en bus en topologie en étoile. On reconnaît 2 types principaux de concentrations baptisés classe I et classe II : Pour la première classe : connexion de postes réseau à une distance maximale de 100 mètres (diamètre de collision de 200m) pour ethernet. On ne peut pas interconnecter un autre concentrateur. C2 Interconnexion des réseaux. page 2

3 Pour la seconde classe : connexion de postes réseau à une distance maximale de 100 mètres, avec la possibilité de connecter avec un câble un autre concentraient de classe II. Le diamètre de collision est de 20m, ce qui signifie que si le câble d'interconnexion mesure 10m, la distance maximale entre 2 noeuds actifs du même concentrateur ne doit dépasser 19m. Les concentrateurs sont interconnectés par un câble droit entre un port normal et un port de cascade (uplink), ou un câble croisé entre deux ports droits ou entre deux ports de cascade. 4. Les ponts. Concentrateur Les ponts possèdent au moins 2 interfaces, et agissent au niveau de la couche liaison. Leur rôle consiste à récupérer les trames qui arrivent sur une de leurs interfaces, et de les retransmettre sans les modifier sur une ou plusieurs autres interfaces. Un pont dit «pont filtrant» examine les paquets en circulation sur ses interfaces afin de déterminer le ou les destinataires, ce qui permet une économie de la bande passante, mais en utilisant un protocole dédié, allonge légèrement les temps d'accès. Les ponts travaillent au niveau MAC et de manière indépendante des protocoles de niveau supérieur, ils ne permettent donc pas d'interconnecter 2 topologies distinctes : par exemple, les trames et 802. étant différentes, il est impossible de passer d'un segment Ethernet à un segment token-ring via un pont. D'autre part, de manière générale, deux segments interconnectés par un pont doivent se trouver dans le même espace d'adressage, c'est-à-dire utiliser le même protocole de niveau supérieur : TCP/IP, IPX,... Dans le principe, un pont analyse toutes les trames des segments auxquels il est directement raccordé. Il identifie en permanence les stations présentes pour stocker leur adresse physique. Chacune de ces entrées est stockée dans une table de correspondance (adresse/numéro de port) valide pour une période de temps donnée, comme pour un commutateur. C2 Interconnexion des réseaux. page 3

4 . Les commutateurs. Dans le cas d'un commutateur (on parle de réseau commuté), l'ensemble des noeuds ne se partage plus la même bande passante (comme dans le cas du concentrateur). Le commutateur, après avoir repéré le destinataire dans sa table de routage (il analyse préalablement la trame pour déterminer l'adresse physique du destinataire), crée ensuite une «liaison» directe entre les 2 noeuds (on parle, par exemple, de matrice de commutation) avec une bande passante maximale à cet instant. Des paramètres optionnels comme le contrôle de flux, la gestion de files d'attente, peuvent être implémentés : on parle de micro segmentation. Le plus de cette technologie réside dans son utilisation dans les réseaux à hauts débits, en utilisant des commutateurs fédérateurs, par exemple pour segmenter un service en fonction de son besoin en bande passante, ou pour connecter des serveurs, les stations de travail étant connectées sur des concentrateurs eux-mêmes reliés au commutateur. Ainsi, certains modèles peuvent accepter indifféremment des connexions à 10Mbs, 100Mbs, 1Gbs,... et bien entendu les mixer (ex : serveurs à 1Gbs, stations à 100Mbs, sur le même commutateur). Pour acheminer les trames, il existe 3 principes : - Le «store and forward» : la trame est entièrement mémorisée par le commutateur, l'entête est analysé, et si la trame est correcte, elle est acheminée vers le destinataire. Cette technique n'est pas la plus rapide, mais seules les trames sans erreurs sont réémises (vérification du checksum, de l'alignement, de la longueur,...). Il y a dans de cas un domaine de collision par port. - Le «cut through» : l'entête est immédiatement analysé et le paquet est alors envoyé au destinataire avant même que la fin de la trame n'arrive au commutateur. Tous les ports sont dans le même domaine de collision. Cette technique est rapide, mais inadaptée si l'on raccorde un concentrateur sur l'un des ports, car cela engendre des collisions qui sont remontées jusqu'au commutateur. Le commutateur doit exécuter l'algorithme du CSMA/CD, nommé BEB pour Binary Exponential BackOff, afin de limiter le droit de parole des stations du réseau pour gérer le flux sur les bus. Le contrôle du flux peut alors se faire en envoyant un début de trame d'information de collision aux stations qui encombrent le segment, avant le remplissage total des buffers. Il est possible de mettre en œuvre une agrégation de liens : plusieurs liens réseaux, entre le serveur et le commutateur, pour multiplier par autant le débit entre ces deux éléments. - La «transmission adaptative» : certains commutateurs analysent le taux d'erreurs et commutent d'un mode à l'autre selon la valeur. Émission des trames en half-duplex ou en full_duplex : Le concentrateur qui émule le bus sur une topologie en étoile permet la gestion des collisions par émulation (ce qui permet aux stations d'autogérer correctement la bande passante) mais il ne possède pas cette capacité qu'a le commutateur à doubler la bande passante. En effet, le commutateur utilise deux modes de transmission : le half-duplex et le full-duplex. En mode commuté, il n'y a plus de collisions possibles (en théorie), donc il n y a plus besoin de recopier les messages sur la paire en réception. On peut donc émettre simultanément sur la paire qui sert à l'émission et sur celle qui sert à la réception, la bande passante normalisée est alors doublée : c est le full duplex. C2 Interconnexion des réseaux. page 4

5 4 Transport Commutateur 4 Transport 3 Réseau 3 Réseau. Les routeurs. 2 2 Les routeurs sont des équipements complexes travaillant sur les couches 1,2 et 3. Il s'agit souvent d'équipements dédiés (CISCO, TRT-EXPERTdata,...), et parfois ordinateurs (SUN, PC, etc). Ils supportent toute topologie (y compris boucles et liens redondants). Les routeurs permettent généralement d'associer un réseau (sous-réseau) à un réseau Ethernet. Ils possèdent des tables de routage construites manuellement ou dynamiquement grâce à des protocoles spécialisés. Les routeurs possèdent au moins 2 interfaces, et agissent au niveau de la couche réseau. Leur rôle consiste à récupérer les trames Ethernet qui arrivent sur une de leur interface, d'en extraire les datagrammes IP, et de les renvoyer sur une autre interface en les encapsulant dans de nouvelles trames Ethernet. Pour déterminer sur quelle interface un paquet doit être réémis, les routeurs consultent une table de routage qui est en fait la cartographie des réseaux auxquels ils sont connectés. Un routeur est constitué de 2 éléments essentiels : - Une composante matérielle : des ports (ou interfaces) qui reçoivent et génèrent des trames au format adapté à la topologie raccordée. Cette partie a en charge le raccordement de n'importe quel type de réseau (Ethernet, Ligne Serie,...). - Une composante logicielle : un système d'exploitation est en place afin de s'occuper du traitement des paquets. Cette partie a en charge de déterminer vers quelle interface envoyer un paquet reçu, et de convertir les trames. Un routeur structure donc un réseau en le découpant de manière logique. Les paquets (donc les trames qui les encapsulent) restent au sein d'un même réseau logique tant qu'ils n'ont pas besoin d'être réémis vers un autre. Il en résulte que les flux sont mieux gérés : les broadcast MAC ne sont pas retransmis, ceux de niveau supérieur peuvent l'être selon la configuration et pour les besoins particuliers de service liés (TCP et DHCP, DNS,...). C2 Interconnexion des réseaux. page

6 Routeur Le fonctionnement schématique d'un routeur : Le poste A souhaite émettre une trame vers C Le poste A constate que C appartient au réseau Il consulte sa table de routage : réseau 2 est accessible via le routeur, à l'adresse IP Le poste A consulte son cache ARP. Il se peut que l'adresse Ip du routeur n'y soit pas référencée Le poste A émet une requête de résolution d'adresse ARP pour obtenir l'adresse MAC du routeur Le routeur envoie son adresse MAC à A Tous les paquets ensuite destinés à C seront émis avec l'adresse MAC du routeur comme adresse mac destinataire. Le routeur recevant les paquets de A sur son interface dans le réseau 1 examine l'adresse IP destination (ici poste C), constate que cela correspond au réseau 2 Il réémet le paquet destiné à C via son interface dans le réseau 2, avec comme adresse mac destinataire celle du poste C, et comme adresse mac expéditeur, celle de son interface dans le réseau 2. Les ponts-routeurs. Un pont routeur ou B-Routeur (pour bridge-routeur) est un élément hybride associant les fonctionnalités d'un routeur et celles d'un pont. Ainsi, ce type de matériel permet de transférer d'un réseau à un autre, les protocoles non routables (NetBeui) et de router les autres. Plus exactement, le pont routeur agit en priorité comme un pont et route les paquets, si le pont est inefficace. Un pont routeur peut donc dans certaines architectures être plus économique et plus compact qu'un routeur et un pont. C2 Interconnexion des réseaux. page

7 8. Les passerelles applicatives. Une passerelle applicative (en anglais «gateway») est un système matériel et logiciel permettant de faire la liaison entre deux réseaux, afin de faire l'interface entre des protocoles réseau différents. Lorsqu'un utilisateur distant contacte un tel dispositif, ce dernier examine sa requête et, si jamais celle-ci correspond aux règles que l'administrateur réseau a définies, la passerelle crée une liaison entre les deux réseaux. Les informations ne sont donc pas directement transmises, mais traduites afin d'assurer la continuité des deux protocoles. Ce système offre, outre l'interface entre deux réseaux hétérogènes, une sécurité supplémentaire car chaque information est passée à la loupe (pouvant causer un ralentissement) et parfois ajoutée dans un journal qui retrace l'historique des événements. Attention, lorsque vous configurez une passerelle pour interconnecter deux réseaux (comme pour configurer une connexion à Internet), il peut s'agir d'un pont, d'un routeur, ou d'une passerelle applicative. 9. Les matériels manageables. La plupart des matériels ci-dessus existent dans des versions dites manageables ou administrables. Cela veut dire qu'ils savent héberger un agent SNMP. SNMP signifie Simple Network Management Protocol (protocole simple de gestion de réseau). Il s'agit d'un protocole qui permet aux administrateurs réseau de gérer les équipements du réseau et de diagnostiquer les problèmes de réseau. Le système de gestion de réseau s'appuie sur deux éléments principaux : un superviseur et des agents. Le superviseur est la console qui permet à l'administrateur réseau d'exécuter des requêtes de management. Les agents sont des entités qui se trouvent au niveau de chaque interface connectant l'équipement managé au réseau et permettant de récupérer des informations sur différents objets. Ces objets manageables peuvent être des informations matérielles, des paramètres de configuration, des statistiques de performance et autres objets qui sont directement liés au comportement en cours de l'équipement en question. Par exemple, place restante sur un disque dur, trafic très important sur un port d'un commutateur, non réponse d'un agent pouvant signifier une panne, Ces objets sont classés dans une sorte de base de données appelée MIB ("Management Information Base"). SNMP permet le dialogue entre le superviseur et les agents afin de recueillir les objets souhaités dans la MIB. L'architecture de gestion du réseau proposée par le protocole SNMP est donc basée sur trois principaux éléments : Les équipements managés (managed devices) : ce sont des éléments du réseau (ponts, hubs, routeurs ou serveurs), contenant des "objets de gestion" (managed objects) pouvant être des informations sur le matériel, des éléments de configuration ou des informations statistiques ; Les agents : c'est-à-dire une application de gestion de réseau résidant dans un périphérique et chargée de transmettre les données locales de gestion du périphérique au format SNMP ; Les systèmes de management de réseau (network management systems notés NMS) :il s'agit d'une console au travers de laquelle les administrateurs peuvent réaliser des tâches d'administration, comme contrôler les indicateurs des agents SNMP et équipements contrôlés, faire des demandes spécifiques, C'est cette console qui permet une gestion centrale du parc informatique. C2 Interconnexion des réseaux. page