Table des matières. Introduction générale Notions, concepts & exemples Infrastructure physique Adressage Infrastructure logique

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1 Table des matières Introduction générale Notions, concepts & exemples Infrastructure physique Adressage Infrastructure logique 1

2 Prof : Olivier Nisole Introduction générale Professeur EPFC & INSAS Informatique, mathématiques, sciences Indépendant... Webdesign Webmastering IT-support 2

3 Cours : objectifs Introduction générale Réseaux informatiques petite taille : personnel ou PME hétérogène : Windows & Linux Internet Connaître et comprendre les concepts sous-jacents Installer et maintenir un réseau les serveurs connexes 3

4 Cours : organisation Introduction générale Local 30 Théorie : les premières semaines TP laboratoire VirtualBox : ensuite Windows : Server 2008 R2, Seven SP1, XP SP3,... Linux : Ubuntu Server 11.10, CrunchBang, Slitaz,... Semestre 1 Semestre 2 Classe 2A GNET 1644 Mardi de 10h40 à 13h10 Lundi de 11h30 à 14h00 Classe 2F GNET 1666 Jeudi de 08h45 à 14h50 Classe 2G GNET 1671 Vendredi de 18h25 à 21h55 Mercredi de 18h25 à 20h05 4

5 Cours : support Introduction générale Vos notes Transparents : Boris & Olivier Énoncés d exercices Bibliographie : & Biblio dans les transparents de Boris 5

6 Cours : évaluation Introduction générale Théorie (1/3) Pratique (2/3) Travail journalier (1/3) Interrogations régulières Implication Examen (2/3) Session 1 : janvier Session 2 : septembre Session 1 : juin Session 2 : septembre 6

7 Notions, concepts & exemples Définition Tailles Exemples... Modèles Structure Topologie 7

8 Définition Notions, concepts & exemples interconnection infrastructure physique/matérielle machines informatiques :... ordinateurs imprimantes GSM commu protocoles infrastructure logique/logicielle 8

9 Tailles Notions, concepts & exemples LAN MAN WAN // géographie 9

10 Exemples de réseaux Notions, concepts & exemples Réseau téléphonique Minitel Réseau local Internet 10

11 Notions, concepts & exemples Réseau téléphonique (à l'ancienne) Connection Bout-à-bout Commutation de circuit Une communication à la fois 11

12 Minitel Notions, concepts & exemples Modèle client-serveur terminaux, stations, hôtes serveurs Topologie : étoile Structure centrée, intelligence centralisée Dépendance, contrôle, dérive 12

13 Internet Notions, concepts & exemples Origines : internet Internet Web (WWW) Topologie : maillage irrégulier Bout-à-bout Structure décentralisée, intelligence en périphérie Modèles : client-serveur, P2P, grid computing ( cloud computing) Nœuds (cœur de réseau), redondance des chemins, routage Plusieurs communications à la fois : multiplexage Temporel Fréquentiel Commutation de/par paquets Hierarchie des tiers (//géographie) Minitel 2.0 : 13

14 Réseaux locaux Notions, concepts & exemples LAN cablé Topologie «anneau» Token ring Topologie «bus» CSMA/CD Topologie «étoile» Topologie physique topologie logique Topologie connexe : arbre ou hiérarchique LAN WiFi Topologie? CSMA/CA 14

15 Infrastructure physique : le matériel NIC & MODEM Canaux de communication Repeater & Hub Bridge & Switch Router & Gateway 15

16 NIC & Modem Infrastructure physique Network Interface Controller Assure la connection entre machine et réseau MOdulator/DEModulator Assure la connection entre numérique et analogique (dé)modulation de la porteuse amplitude fréquence phase 16

17 Notions, concepts & exemples Canaux de communication Supportent le transfert physique des messages Canaux matériels : CoAx FTP, STP, UTP ( Ethernet) fibre optique CPL Canaux immatériels : WiFi : omnidirectionnel vs directionnel Sat, Bluetooth Caractéristiques portée débit [bps] vs «bande passante» [bauds] sensibilité aux interférences 17

18 Repeater & Hub Notions, concepts & exemples Français : répéteur et concentrateur Résoud : Portée Multiplicité Limitations : Saturation Sécurité (sniffing) 18

19 Bridge & Switch Notions, concepts & exemples Français : pont et commutateur Résoud : Saturation Sécurité 19

20 Router & Gateway Notions, concepts & exemples Français : routeur et passerelle Résoud : interconnection de multiples réseaux trouver un chemin à travers le cœur de réseau 20

21 Adressage MAC IP URL 21

22 Adresse MAC Adressage Media Access Control Adresse «physique», adresse «constructeur» 48 bits : 01:23:45:67:89:AB Enregistré sur le NIC (EEPROM sécurité?) Peu pratique pour organiser les (sous-)réseaux car attributions «sans cohérence» d'une machine à une autre 22

23 Adresse IP Adressage Internet Protocol Adresse logique Attribuable aux machines de façon cohérente Gestion hiérachique : ICANN/IANA RIR (Regional Internet Registry) ISP 23

24 IPv4 Adressage 32 bits : port (16 bits) = socket Réseau et sous-réseau (// division administrative géographique) Contient les identifiants de sous-réseau (subnet) machine (host) au sein de ce subnet Subnet mask : Classes A, B, C (D, E) = castes? CIDR : /28 Pénurie! février 2011 derniers tronçons attribués par IANA aux RIR 24

25 Adressage Ipv6 128 bits : 0123:4567:0000:89AB:0000:0000:0000:CDEF Réduction des :4567:0:89AB:0:0:0:CDEF 0123:4567:0:89AB::CDEF Transition 25

26 Adressage Adresses IP privées et publiques RFC 1918 Différence et utilité Plages privées 10/ / /16 26

27 NAT Adressage Network Address Translation Lien entre adresses privées et publique Masquerade Traversal, Port Forwarding, Port Mapping 27

28 Configuration IP Adressage DHCP (dynamic host configuration/control protocol) Discover, Offer, Request, Acknowledge bail Statique, manuelle Serveur, imprimante 28

29 ARP Adressage Address Resolution Protocol Lien entre adresse IP et MAC RARP 29

30 Autres plages d'adresses et préfixes RFC 5735 Sources : et 0/8 Localhost : , 127/8 (::1) Adressage Link-local (RFC 3927) : /16 (fe80::/10) stateless autoconf, APIPA Multicast : 224/4 (ff00::/8) Reserved : 240/4 Limited Broadcast :

31 Routage Adressage RIP (Routing Information Protocol) Table de routage destination + mask : quel sous-ensemble d'adresse IP? interface : quel NIC de cette machine utiliser? gateway : quelle machine va gérer le paquet? 31

32 URL Adressage Universal Resource locator 32

33 Adressage FQDN & hostname Fully Qualified Domain Name Arborescence root top-level domains (gtld, cctld) gtld (generic) cctld (country-code).example,.invalid,.localhost second-level domains,... Zone vs domain vs subdomain vs hostname Gestion (InterNIC =>) ICANN, IANA Domain Name Registry (eurid.eu, dns.be...) Registrar (OVH ) 33

34 DNS Adressage Rôles Local cache DNS resolver DNS recursor Authoritative DNS name server Information Resource Records (RR) A (ou AAAA) CNAME 34

35 Infrastructure logique : les protocoles Rappel : qu'est-ce qu'un protocole? Piles de protocoles Pourquoi? Analogie Modèles TCP/IP OSI Hybride Encapsulation 35

36 Protocoles Infrastructure logique Protocoles humains Langue, politesse, Protocoles réseaux Format Ordre des messages envoyés et reçus Actions prises lors d un envoi ou une réception de message 36

37 Utilités des piles & couches Infrastructure logique Réseaux complexes et composés de beaucoup de parties Matériel : hôtes, routeurs, supports physiques différents Logiciel : applications, protocoles Nécessité de définir des standards pour chaque composant Chaque couche correspond à un niveau d abstraction reçoit des info de la couche supérieure et envoie des info à la couche inférieure à travers des interfaces, et vice-versa Modularisation facilite la maintenance et les mises-à-jour des systèmes (//OOP) 37

38 Infrastructure logique Modèle OSI Application Layer applications et processus utilisant le réseau Presentation Layer traîtement et interprétation des données : compression, cryptographie Session Layer synchronisation, rétablissement des échanges de données Transport Layer livraison bout-à-bout, y compris éventuellement, la fiabilité de celle-ci Network Layer routage étape par étape interconnexion des réseaux logiques Data Link Layer préparation des données pour l'envoi sur le support physique vérification du bon transfert sur le support physique Physical Layer spécification et méthode de transmission sur le support physique 38

39 Infrastructure logique Modèles TCP/IP et hybride TCP/IP Hybride Application Application ex.: HTTP, Telnet Transport Host-to-Host Transport Network ex.: TCP, UDP Internet ex.: IP, ICMP Data Link Physical Network Access ex.: Satnet, Ethernet 39

40 Récapitulatif des couches Infrastructure logique Transport : Proche du message Gestion de la communication bout-à-bout Ne tient pas compte de l'implémentation du réseau, ni logique ni physique Division en paquets pour permettre le multiplexage Réseau : Proche du réseau logique Gestion étape par étape du chemin bout-à-bout : routage Tient compte des caractéristiques logiques des réseaux mais pas de leurs implémentations physiques Possible fragmentation des paquets pour tenir compte du MTU Liaison de donnée : Proche du réseau physique Gestion de la communication pour une étape, c.-à-d. de nœud en nœud Tient compte des caractéristiques physiques du réseau Taille des paquets/trames adaptées aux protocoles physiques 40

41 Unités d'informations Infrastructure logique Unité d'information de la couche Application : message Transport : paquet = segment (TCP) ou datagramme (UDP) Internet/Réseau : paquet = datagramme (IP) Liaison de données : paquet = trame Physique : bit Un paquet est un bloc de bits qui contient (un morceau) des données à transmettre une entête, c.-à-d. toute l information nécessaire pour être expédié et traîté correctement encapsulation 41

42 Infrastructure logique Responsabilités à l'émission Couche «Application» Couche «Transport» multiplexage adresses sources et destination de l application = port Couche «Réseau» connexions entre les nœuds du réseau, étape par étape routage interconnexion de réseaux de différentes technologies, entre autre via la fragmentation initialisation et décrément du champ «Time-to-Live», TTL adresses logiques = IP Couche «Liaison de données» formatage pour l accès au support de transmission adresses physiques = MAC Couche «Physique» convertir les bits en signaux physiques 42

43 Numéros de ports Infrastructure logique Applications identifiées par des numéros de ports de 16 bits : ports «systèmes / bien-connus», assignés par l IANA pour des services standards : ports «utilisateurs / enregistrés», également assignés par l IANA : ports «dynamiques / privés», assignables par l'os pour tout usage Connexions identifiées univoquement par la paire de sockets source destination c:\windows\system32\drivers\etc\services 43

44 Infrastructure logique IP : Fragmentation des datagrammes «Maximum Transmission Unit», MTU : longueur du plus grand paquet pouvant être déplacé sur un réseau logique donné longueur(datagramme) > MTU(réseau) fragmentation fragment = datagramme 44

45 Responsabilités à la réception Couche «Physique» réceptionner les signaux et les convertir en bits Couche «Liaison de données» regrouper les bits en trames gérer les erreurs de transmission Couche «Réseau» reconstituer des datagrammes à partir des trames délivrer ces paquets vers le bon protocole de la couche supérieure Couche «Transport» vérifier l intégrité des données reçues : «checksum» démultiplexer délivrer les données vers la bonne application Couche «Application» Infrastructure logique 45

46 Numéro de protocoles et ports Infrastructure logique Numéro de protocole byte dans l'entête IP identifie le protocole de la couche «Transport» vers lequel transmettre les données certains sont réservés par l'iana pour identifier des protocoles «bien connus», tels TCP et UDP c:\windows\system32\drivers\etc\protocol Un même port peut correspondre à plusieurs applications suivant le numéro de protocole associé! application identifiée univoquement par la combinaison du socket et du numéro de protocole c:\windows\system32\drivers\etc\services 46

47 Infrastructure logique Protocoles importants Couche «Transport» TCP, «Transmission Control Protocol» orienté connexion et flux d'octets fiable UDP, «User Datagram Protocol» non-fiable sans connexion overhead réduit Couche «Réseau» IP, «Internet Protocol» sans connexion non fiable ICMP, «Internet Control Message Protocol» 47

48 TCP : Connection et flux d'octet Infrastructure logique Orienté connexion connexion logique de bout en bout «handshake» établissement de la connexion échange des «Initial Sequence Numbers», ISN, générés aléatoirement «Byte-stream» données = flux continu d'octets suite de paquets indépendants numéros de séquence, SN premier byte envoyé par l'hôte A = ISN + 1 A 1024e byte envoyé par l'hôte B = ISN B + 33 assure l'ordre correct des segments dans le message 48

49 TCP : Acknowledgement Segment Infrastructure logique «Positive Acknowledgment with Retransmission», PAR accusé de réception positif : combien de données ont été reçues ISN = 0 et ACK de SN premiers bytes reçus OK en l'absence de ACK : renvoi des segments «Windowing» contrôle de flux : combien de bytes peut encore recevoir le destinataire 49

50 Infrastructure logique ICMP Contrôle, information et avertissement d erreurs : Test d'une destination Envoi d'un paquet «Echo» (cf. ping) Destinations inaccessibles : Le nœud qui détecte le problème envoie un «Destination Unreachable» à l expéditeur (cf. Traceroute) Temps de vie dépassé : Le nœud où TTL 0 envoie un «Time Exceeded» à l'expéditeur Contrôle de flux : Un nœud indique sa saturation à ses voisins par un «Source Quench» 50

51 Infrastructure logique Récapitulatif du contenu des entêtes Datagramme IP Datagramme UDP Segment TCP 51

52 Entête du datagramme IP Infrastructure logique 52

53 Entête du datagramme UDP Infrastructure logique 53

54 Entête du segment TCP Infrastructure logique 54

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