RÉSEAUX. Guy Pujolle. Édition 2008 LES. Avec la collaboration de Olivier Salvatori et la contribution de Jacques Nozick

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1 LES RÉSEAUX Édition 2008 Guy Pujolle Avec la collaboration de Olivier Salvatori et la contribution de Jacques Nozick

2 Table des matières Préface à la 6 e édition I PARTIE I Les éléments de base des réseaux CHAPITRE 1 Les réseaux d hier et de demain Transfert et commutation de paquets Le RNIS (réseau numérique à intégration de services) Les réseaux d aujourd hui Les réseaux de demain Conclusion CHAPITRE 2 Les réseaux numériques Le transfert de paquets Le modèle de référence Commutation et routage Les réseaux informatiques Les réseaux de télécommunications

3 IV Les réseaux Les réseaux des câblo-opérateurs L intégration des réseaux Les réseaux sans fil Conclusion CHAPITRE 3 Commutation, routage et techniques de transfert Routeurs et commutateurs Fonctionnalités des routeurs et des commutateurs Les commutateurs Les routeurs Les routeurs-commutateurs Les techniques de transfert La commutation de circuits Le transfert de messages Le transfert de paquets Les solutions mixtes circuit-paquet La commutation multicircuit et la commutation rapide de circuits Le transfert de trames La commutation de cellules Les techniques de transfert hybrides Conclusion PARTIE II L architecture en couches CHAPITRE 4 L architecture générique Le modèle de référence La sémantique d association La sémantique de fonctionnalité Les couches du modèle de référence L architecture OSI L architecture TCP/IP Le modèle UIT-T

4 Table des matières V Les niveaux d architecture Les architectures de niveau 1 (physique) Les architectures de niveau 2 (trame) Les architectures de niveau 3 (paquet) Les architectures hybrides Les architectures «crosslayer» Les architectures multipoint Conclusion CHAPITRE 5 Le médium de transport Le médium physique La paire de fils torsadée Le câble coaxial La fibre optique Les médias hertziens Le câblage Le câblage départemental Le câblage d établissement Contraintes d installation Le câblage banalisé, ou structuré Les équipements Les équipements réseau Conclusion CHAPITRE 6 Le niveau physique Le codage et la transmission La transmission en bande de base La modulation La modulation d amplitude La modulation de phase La modulation de fréquence Les modems Nœuds et terminaux Les multiplexeurs Multiplexages fréquentiel et temporel Le multiplexage statistique

5 VI Les réseaux La transmission La transmission en bande de base La transmission large bande La numérisation des signaux La numérisation des signaux analogiques Numérisation de la parole téléphonique Détection et correction d erreur La correction d erreur La détection d erreur Les architectures de niveau physique Conclusion CHAPITRE 7 Le niveau trame L architecture de niveau trame Les fonctionnalités du niveau trame L adressage de niveau trame Les protocoles de niveau trame Les protocoles HDLC et LAP-B Le protocole PPP Le protocole LAP-F Le protocole ATM Ethernet Le label-switching Les trames LLC Conclusion CHAPITRE 8 Le niveau paquet Caractéristiques du niveau paquet Les modes avec et sans connexion Les principaux protocoles de niveau paquet Les grandes fonctionnalités du niveau paquet Le contrôle de flux Le contrôle de congestion Le routage L adressage L adressage ISO

6 Table des matières VII Les fonctionnalités du niveau paquet La qualité de service IP (Internet Protocol) Les protocoles IPv4 et IPv Conclusion CHAPITRE 9 Le niveau message Les fonctionnalités du niveau message Caractéristiques du niveau message Adresses et chemins de données Les protocoles de niveau message Le protocole TCP Le protocole UDP Le protocole AAL Le niveau message de l architecture OSI Conclusion PARTIE III Les réseaux d accès CHAPITRE 10 Typologie des réseaux d accès La fibre optique APON (ATM Over PON) EPON (Ethernet Passive Optical Network) GPON (Giga Passive Optical Network) Les réseaux câblés (CATV) Les paires métalliques La boucle locale métallique Les accès xdsl La boucle locale électrique Les accès hertziens La boucle locale hertzienne La boucle locale sans fil La boucle locale satellite Conclusion

7 VIII Les réseaux CHAPITRE 11 Les accès xdsl et câble Les accès xdsl Le modem ADSL Les protocoles de l ADSL Les modems VDSL La parole et la vidéo sur xdsl Le Multi-Play Les modems câble DOCSIS (Data Over Cable Service Interoperability Specification) DVB-DAVIC Le contrôle des paquets IP Conclusion CHAPITRE 12 Les réseaux d accès radio La boucle locale radio Les systèmes WLL L allocation de ressources Exemples de réseaux d accès hertziens La boucle locale satellite Les protocoles de la boucle locale satellite Conclusion PARTIE IV Les architectures de niveau physique CHAPITRE 13 Les réseaux optiques La fibre optique Le multiplexage en longueur d onde Architecture des réseaux optiques Les réseaux à diffusion Les réseaux à routage en longueur d onde Les commutations par burst et par paquet La signalisation et GMPLS Conclusion

8 Table des matières IX CHAPITRE 14 Les interfaces de la couche physique Les interfaces avec la couche physique Les supports plésiochrones SONET (Synchronous Optical Network) SDH (Synchronous Digital Hierarchy) POS (Packet Over SONET) et POW (Packet Over WDM) L interface OTN (Optical Transport Network) La signalisation OIF (Optical Internetworking Forum) EPON (Ethernet Passive Optical Network) RPR (Resilient Packet Ring) La reconfiguration RPR Les applications de RPR Conclusion PARTIE V Les architectures de niveau trame CHAPITRE 15 Les réseaux ATM et pré-atm Le relais de trames La commutation de niveau trame Fonctionnement du relais de trames (Frame Relay) La commutation de cellules La cellule ATM L en-tête (Header) Circuit virtuel et conduit virtuel Le champ PTI (Payload Type Identifier) Le champ HEC (Header Error Control) L architecture en couches de l ATM La couche d adaptation ATM (AAL) Les classes de services La couche SAR (Segmentation And Reassembly) La couche CS (Convergence Sublayer)

9 X Les réseaux Les classes de services ATM La qualité de service ATM Le contrôle de flux Gestion des réseaux ATM Conclusion CHAPITRE 16 Les réseaux Ethernet Les modes partagé et commuté Les réseaux Ethernet partagés Caractéristiques des réseaux Ethernet partagés L accès aléatoire La trame Ethernet Le Fast Ethernet 100 Mbit/s Le Gigabit Ethernet (GbE) Le 10 Gigabit Ethernet (10GbE) Le 100 Gigabit Ethernet (100GbE) Les réseaux Ethernet commutés La commutation Ethernet (full-duplex) Le contrôle de flux Les réseaux locaux virtuels Les réseaux Ethernet métro Ethernet sur le WAN Ethernet «carrier grade» Les extensions d Ethernet Ethernet dans la boucle locale PoE (Power over Ethernet) L Ethernet sur courant porteur L Ethernet sans fil Conclusion CHAPITRE 17 MPLS et GMPLS IP sur ATM MPLS (MultiProtocol Label-Switching) IP-switching Caractéristiques de MPLS Fonctionnement de MPLS

10 Table des matières XI Distribution des références MPLS et l ingénierie de trafic La qualité de service dans MPLS GMPLS (Generalized MPLS) Les extensions de MPLS Réseau overlay Les contrôles de GMPLS Conclusion PARTIE VI Les architectures de niveau paquet CHAPITRE 18 Les réseaux IP L architecture IP Internet La normalisation des réseaux IP Fonctionnement des réseaux TCP/IP L adressage IPv4 et IPv DNS (Domain Name System) Le routage IP Les algorithmes de routage NAT (Network Address Translation) Conclusion CHAPITRE 19 La gestion et le contrôle dans les réseaux IP Les protocoles de contrôle ICMP (Internet Control Message Protocol) IGMP (Internet Group Management Protocol) Les protocoles de signalisation RSVP (Resource reservation Protocol) RTP (Real-time Transport Protocol) Les protocoles de sécurité IPsec (IP sécurisé) Haut débit et multimédia Le surdimensionnement et la technologie POS La qualité de service

11 XII Les réseaux IntServ (Integrated Services) DiffServ (Differentiated Services) IP Mobile Configuration automatique des réseaux IP Conclusion PARTIE VII Les réseaux hertziens CHAPITRE 20 Les réseaux de mobiles Les cinq générations de réseaux de mobiles La deuxième génération (2G) La troisième génération (3G) Les générations 3,5G et 4G Les protocoles des réseaux de mobiles L interface radio Le GSM L IS L IS Le GPRS EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution) L UMTS Le 3GPP Architecture Les services et la QoS Conclusion CHAPITRE 21 Typologie des réseaux sans fil Les réseaux ad-hoc Le routage OLSR AODV Les réseaux mesh Les réseaux de capteurs

12 Table des matières XIII La RFID Utilisation des RFID La technologie RFID EPCglobal Sécurité des RFID Conclusion CHAPITRE 22 Les réseaux personnels Bluetooth, UWB et ZigBee WPAN et IEEE Bluetooth Schémas de connexion Les communications Fonctionnement de Bluetooth L architecture Bluetooth Les nouvelles versions de Bluetooth Les réseaux UWB WiMedia Alliance Le marché de la WiMedia Alliance Autres applications UWB Les réseaux ZigBee Le niveau applicatif L adressage Conclusion CHAPITRE 23 Les réseaux Wi-Fi La norme IEEE L architecture Wi-Fi Les techniques d accès Fonctionnalités Les trames Wi-Fi IEEE a, b et g IEEE n La qualité de service dans Wi-Fi IEEE e Gestion de la mobilité Économies d énergie Les équipements Wi-Fi Les points d accès Wi-Fi Les contrôleurs Wi-Fi

13 XIV Les réseaux Les ponts Wi-Fi Les antennes Wi-Fi Conclusion CHAPITRE 24 Les réseaux WiMAX et WRAN WiMAX Couche physique et technique d accès Couche MAC WiMAX mobile Comparaison avec les autres technologies WiMAX phase WiBro et IEEE WRAN Conclusion CHAPITRE 25 Les réseaux CPL Caractéristiques des réseaux CPL Fonctionnement des réseaux CPL Sécurité La normalisation IEEE HomePlug OPERA UPA (Universal Powerline Association) Les principaux produits CPL HomePlug DS Conclusion CHAPITRE 26 Les réseaux satellite Les catégories de systèmes satellitaires Les fréquences radio Les techniques d accès au satellite Les politiques de réservation fixe Les politiques d accès aléatoire

14 Table des matières XV Les protocoles avec réservation par paquet Les protocoles de réservation dynamique et les méthodes hybrides Les couches de protocoles des réseaux satellite Les protocoles de niveau liaison Les protocoles de niveau réseau Les systèmes satellite Les systèmes satellite bande étroite et large bande Les constellations de satellites Les handovers satellitaires Conclusion CHAPITRE 27 Interconnexion fixe/mobile Les handovers verticaux UMA (Unlicensed Mobile Access) IEEE L architecture IEEE L IMS (IP Multimedia Subsystem) Accès multiple à l IMS Le projet TISPAN Conclusion PARTIE VIII Les réseaux de domicile, d entreprise et d opérateur CHAPITRE 28 Les réseaux de domicile Les couches basses de l architecture Le CPL Les réseaux hertziens Les accès Les couches supérieures de l architecture UPnP DLNA Modèle de compatibilité Les autres architectures Conclusion

15 XVI Les réseaux CHAPITRE 29 Les réseaux d entreprise L intégration voix-données Les entreprises monosites Les réseaux Ethernet Les réseaux Token-Ring et à jeton Les réseaux FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Les réseaux IEEE et le Cambridge Ring Les réseaux d entreprise multisites Conclusion CHAPITRE 30 Architecture des réseaux d opérateurs SLA opérateur SLA, SLO et SLS Paramètres d un SLS de QoS Paramètres d un SLS de mobilité Paramètres d un SLS de sécurité Identification du trafic Les réseaux en mode avec connexion Les réseaux partagés Les opérateurs Ethernet Les connexions virtuelles Ethernet Les réseaux Ethernet MEF L Ethernet «carrier grade» Disponibilité d un réseau d opérateur Conclusion PARTIE IX Les équipements réseau CHAPITRE 31 Routeurs et commutateurs Architecture des routeurs Architecture des commutateurs Rôle et fonctionnalités des commutateurs Les catégories de commutateurs Blocage et mémorisation

16 Table des matières XVII Exemples de commutateurs Le commutateur Crossbar Le commutateur Banyan et ses extensions Les commutateurs à répartition dans le temps Les commutateurs ATM temporels statistiques L architecture en boucle Le transit d une cellule Insertion d une cellule Conclusion CHAPITRE 32 Autres équipements Les passerelles Les répéteurs Les ponts Le protocole Source-Routing Le protocole Spanning-Tree Les relais-routeurs Les routeurs multiprotocoles Les gigarouteurs Les bridge-routers Les relais de transport Les techniques de tunneling Translation et encapsulation Les pare-feu Les proxy Les appliances Les contrôleurs Conclusion PARTIE X Le contrôle et la gestion CHAPITRE 33 Le contrôle de flux et de congestion Le contrôle de flux dans les réseaux IP Le contrôle de flux dans TCP

17 XVIII Les réseaux Le contrôle de flux dans IP Les méthodes de contrôle de congestion Le contrôle de flux dans les réseaux Ethernet Le contrôle de flux dans le relais de trames Conclusion CHAPITRE 34 La gestion de réseau Fonctions de base de la gestion de réseau La gestion ISO La gestion système CMIS/CMIP MIB (Management Information Base) Fonctions de gestion spécifiques Problématique de la gestion ISO L approche TMN Architecture du TMN Architecture physique Architecture fonctionnelle La gestion dans les réseaux Internet avec SNMP Le protocole SNMP SNMPv2 et SNMPv Comparaison de CMIP et de SNMP La gestion par le Web L architecture WBEM JMAPI (Java Management API) La gestion par le middleware Le modèle DME Conclusion CHAPITRE 35 La gestion et le contrôle par politique Les politiques PCIM (Policy Core Information Model) QPIM (QoS Policy Information Model) QDDIM (QoS Device Datapath Information Model) Architecture d un contrôle par politique Le PDP (Policy Decision Point) Les PEP (Policy Enforcement Point)

18 Table des matières XIX COPS (Common Open Policy Service) Caractéristiques principales du protocole COPS COPS et les modèles de gestion par politique Interactions entre les PEP et le PDP La sécurité dans COPS Conclusion CHAPITRE 36 La signalisation Caractéristiques de la signalisation Fonctionnement de la signalisation La sécurité La mobilité La charge du réseau Le protocole RSVP Caractéristiques de RSVP Fonctionnement de RSVP La signalisation H Les autres protocoles SIP (Session Initiation Protocol) Les entités SIP Méthodes complémentaires Les scénarios de session SDP (Session Description Protocol) Le protocole MGCP Architecture et fonctionnement Principes d établissement d une communication COPS (Common Open Policy Service) Les messages COPS Les extensions de COPS Conclusion CHAPITRE 37 Les VPN Les grandes catégories de VPN Les VPN d entreprise Les VPN d opérateurs

19 XX Les réseaux Les VPN de niveaux 2, 3 et Les VPN de niveau Les VPN de niveau Les VPN MPLS Les VPN de niveau Les VPN fonctionnels Les VPN de sécurité Les VPN de qualité de service Les VLAN Conclusion PARTIE XI La sécurité CHAPITRE 38 Vue générale des mécanismes de sécurité Les services de sécurité Les mécanismes de chiffrement Les algorithmes de chiffrement Solutions de chiffrement Les certificats L authentification L intégrité des données La non-répudiation Caractéristiques des algorithmes de sécurité Les algorithmes de chiffrement Longueur de la clé La performance temporelle Les algorithmes d authenticité Les algorithmes d authentification Autres mécanismes d authentification Exemples d environnements de sécurité PGP (Pretty Good Privacy) L infrastructure PKI PKCS (Public-Key Cryptography Standards) Les virus Conclusion

20 Table des matières XXI CHAPITRE 39 La sécurité dans l environnement IP Les attaques par Internet Les attaques par ICMP Les attaques par TCP Les attaques par cheval de Troie Les attaques par dictionnaire Les autres attaques Les parades L authentification L intégrité du flux de données La non-répudiation La confidentialité La sécurité dans les protocoles La sécurité dans SNMP IPsec (IP sécurisé) SSL (Secure Sockets Layer) Les protocoles d authentification RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Server) Les pare-feu Les filtres La sécurité autour du pare-feu Conclusion PARTIE XII Les applications CHAPITRE 40 Les applications élastiques Les applications Internet classiques SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) FTP (File Transfer Protocol) Telnet NFS (Network File System) Usenet News Gopher WAIS (Wide-Area Information Search) WWW (World-Wide Web)

21 XXII Les réseaux Les applications P2P Le principe des réseaux P2P Définitions Classification des systèmes P2P Conclusion sur le P2P Les applications M2M et T2T Les applications audio et vidéo Les applications multicast Conclusion CHAPITRE 41 La téléphonie informatique L application téléphonique Les codeurs audio La téléphonie sur ATM et le relais de trames AAL Le relais de trames La téléphonie sur IP Les protocoles de signalisation Les réseaux de téléphonie IP d entreprise Mise en œuvre de la téléphonie sur IP Les applications de téléphonie sur IP grand public Évolution des PABX Les autocommutateurs privés Les différentes générations de PABX PABX et transmission de données L intégration téléphonie-informatique Conclusion CHAPITRE 42 Le multimédia et la vidéo Codage et compression JPEG (Joint Photographic Experts Group) La recommandation H MPEG (Moving Pictures Expert Group) VRML (Virtual Reality Modeling Language) DVB (Digital Video Broadcasting) La télévision numérique Les terminaux multimédias

22 Table des matières XXIII Le transport de la vidéo La vidéo sur ATM La vidéo sur Internet Conclusion CHAPITRE 43 Protocoles et applications pour l Internet mobile Les réseaux de l Internet mobile Les réseaux de l Internet sans fil Contrôle et gestion de l Internet mobile Le contrôle de l Internet mobile La sécurité dans l Internet mobile Gestion de la mobilité Les applications de l Internet mobile Les applications sans persistance Les applications persistantes Conclusion PARTIE XIII L intelligence dans les réseaux CHAPITRE 44 Les réseaux à base d intelligence Les agents intelligents Gestion d un environnement complexe Les systèmes multiagents Les systèmes d agents réactifs Les agents réseau Les agents Internet Les agents intranet Les agents assistants ou bureautiques Les agents mobiles Les réseaux intelligents INCM (Intelligent Network Conceptual Model) Réalisation d un réseau intelligent Conclusion

23 XXIV Les réseaux CHAPITRE 45 Les réseaux autopilotés Les réseaux actifs Les réseaux programmables Les réseaux autonomes Définition des réseaux autonomes Conclusion PARTIE XIV Les réseaux du futur CHAPITRE 46 Les grandes tendances Les tendances Les deux grandes familles de réseaux Les quatre architectures du NGN Les technologies La virtualisation L autonomie La sécurité Conclusion CHAPITRE 47 Perspectives et conclusion L Internet Conclusion Index