Cours : Réseaux & Télécoms

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1 Cours : Réseaux & Télécoms Equipe pédagogique : Ahmed MEHAOUA, Professeur, responsable Dominique SERET, Professeur Neilze DORTA, Maître de Conférences Osman SALEM, Maître de Conférences Université Paris Descartes, UFR de Mathématiques et Informatique Ahmed.mehaoua@math-info.univ-paris5.fr Bibliographie : Architectures des réseaux, Dromard et Seret, Pearson Edition transparents du cours et énoncés de TD/TP disponibles sur PLENADIS Evaluation : une note d examen de CC écrit sur table (sans documents) une note de TP relevé et corrigé une noté d assiduité et de participation un examen final écrit sur table (sans documents) note UE = max (EF, (EF+CC)/2) avec CC = 1/2EC + 1/4TP + 1/4AP Page 1 Cours : Réseaux & Télécoms Objectifs de ce cours : Etudier et comprendre le fonctionnement des réseaux téléinformatiques Etudier le fonctionnement et la configuration d un réseau local Ethernet Etudier le fonctionnement d Internet (adressage, routage, interconnexion) Utiliser des logiciels de diagnostiques et d analyses de réseaux Bonnes pratiques de ce cours : récupérer le support du cours sur PLENADIS et le lire avant la séance Consulter le chapitre du livre de référence avant la séance participer activement aux séances de TD Planning du cours : Page 2

2 Réseaux Informatiques Généralités Page 3 Plan HISTOIRE DE LA COMMUNICATION EVOLUTION DES RESEAUX DEFINITIONS ET PRINCIPES DE BASE CLASSIFICATION DES RESEAUX NORMES ET STANDARDS HIERARCHIE DES PROTOCOLES PRINCIPES DE LA COUCHE PHYSIQUE TYPES D'INFOS ET CODAGE SOURCE TECHNIQUES DE TRANSMISSION Page 4

3 Histoire de la communication 1667: Téléphone à ficelle Page 5 Télégraphe Morse Premières expériences en 1844 Système électromécanique Transmission par impulsions Impression sur ruban papier Codage "Morse" Par lettre Ti -- Ta Page 6

4 Le téléphone Brevet Graham Bell 1876 Premiers déploiements 1880 en France Page 7 La radio Transmission sans fil par ondes hertziennes Inventeurs Branly Ducretet Marconi Émission Morse en 1898 Premières émissions diffusées en 1906 La télévision Premières expériences dans les années 30 Premiers programmes diffusés fin des années 40 Page 8

5 Historique technologique Apparition du transistor dans les années 50 Numérisation des communications téléphoniques 1970 Convergence voix-données 1980 Suite à la numérisation du téléphone Numérisation de la télévision 1994 MPEG Motion Picture Expert Group 1995 DVB-S Digital Video Broadcasting Page 9 Historique de l'intégration Voix, données et images... jusqu'aux années 80: réseaux séparés Réseau téléphonique Réseau de données Réseau vidéo Analogique Point à point Numérique Basse vitesse Analogique PAL/Secam/NTSC Diffusion Page 10

6 Première phase d'intégration Fin 80 Numérisation de la téléphonie Voix et données utilisent les mêmes circuits Téléphone et données (RNIS) Vidéo Numérique 144 Kb/s et 2 Mb/s PAL/Secam/NTSC Analogique Page 11 Deuxième phase d'intégration Fin des années 90 Besoin de communications de données à haut débit La vidéo devient numérique et à haute définition (MPEG2, MPEG4) Un seul réseau large bande RNIS Large Bande Page 12

7 Qu est ce qu un réseau de communication? Définition : Un ensemble des ressources matériels (modem, routeur, commutateur, ) et logiciels (fonctions, procédures, protocoles) liées à la transmission et l échange d information entre différentes entités. Suivant leur organisation, ou architecture, les distances, les vitesses de transmission et la nature des informations transmises, les réseaux font l objet d un certain nombre de spécifications et de normes. Classification des Réseaux de Communication Les réseaux de communications peuvent donc être classés en fonction du type d informations transportées et de la nature des entités impliquées. On distingue ainsi trois principales catégories de réseaux : Les réseaux de télécommunications Les réseaux de télédiffusion Les réseaux Téléinformatiques

8 Architecture d'un réseau d'opérateur POP Points de(of) Présence (équipements commutateur, routeur, multiplexeur) Raccordement des utilisateurs sur les POP Via la boucle locale (cuivre) Interconnexion des POP Réseau maillé Fibres optiques Page 15 Classification Des Réseaux - Taille - Bus des ordinateurs Réseaux personnels (PAN) Réseaux locaux (LAN) ISA, MCA, PCI Bluetooth Ethernet, WiFi Réseaux métropolitains (MAN) Gigabit Ethernet, Wimax Réseaux étendus (WAN) Numéris, Internet, GSM, Satellites

9 La problématique des réseaux Comment faire communiquer les ordinateurs/individus sur une seule ligne? La solution Coder les données et les informations de contrôle (logique à deux états) Les transmettre sur la même ligne Les protocoles Règles de codage des informations Règles de dialogue entre ordinateurs Gérés par les logiciels et matériels de communication Les architectures Cadres d'environnement et de définition des protocoles Ensemble de protocoles, procédures et équipements de communications Permettre l interconnexion des réseaux hétérogènes aux moyens de dispositifs de conversion Page 17 Organismes de Normalisation Les Organismes Internationaux : Les organismes de normalisation internationaux cités ci-dessous sont sous l égide de l ONU et sont les plus actifs dans le domaine des réseaux et des télécommunications. OSI (Organisation Internationale Organisation for Standardisation) de Standardisation) ou ISO (International UIT (Union Internationale des Télécommunications) anciennement CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique) Les Organismes Multinationaux : A ces organismes internationaux, s ajoutent encore des organismes de différents continents comme l Europe et les Etats-Unis : IETF (Internet Engineering Task Force) IEEE (Institute of Engineers in Electronic & Electrotechnic) ETSI European Telecommunication Standardization Institute) EBU (European Broadcasting Union) (Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique)

10 LE MODELE DE REFERENCE ISO de L OSI Le Modèle de référence ISO pour Interconnexion des Systèmes Ouverts a été proposé standardisation Internationale) : en 1984 par l OSI Modèle fondé sur un principe énoncé par Jules César : «Diviser pour Régner» (Organisation de Le principe de base est la représentation des réseaux sous la forme de couche de fonctions superposées les unes aux autres. Leur nombre, leur nom et leur fonction varient selon les réseaux L étude du système de communication revient alors à l étude de ses éléments élémentaires et offre une plus grande : Facilité d étude Indépendance des couches Souplesse d évolution Exemples d architectures : modèles ISO vs Internet Physique Cuivre, Fibre Optique, Ondes Radio,... ISO Internet page 20

11 LE MODELE ISO FONCTIONNALITES DES COUCHES APPLICATION Queles sont les données à envoyer? PRESENTATION Sous quelle forme? SESSION Qui est le destinataire? TRANSPORT Où est le destinataire? RESEAU Quel route faut il prendre? LIAISON Quelles sont les caractéristiques du réseau? PHYSIQUE Quel est le support physique? Architecture d un terminal Internet Système d exploitation page 22

12 Communication Internet : le modèle client/serveur Processus Application DNS Ports UDP TCP Fragmentation Contrôle d'erreurss Contrôle de flux Séquencement Multiplexage ARP Adresse IP Adressage Routage C3:6D:43:80:FE:21 Adresse Ethernet Contrôle d'accès Délimitation tramees TCP UDP IP : Transmission Control Protocol : User Datagram Protocol : Internetworking Protocol Ahmed Mehaoua page 23 page 23 LE MODELE ISO Principe de L encapsulation Ahmed Mehaoua page 24

13 LE MODELE ISO Principe du Relais Ahmed Mehaoua page 25 Réseaux Informatiques Couche Physique

14 Information Les informations à échanger sont de nature multiple: Données informatiques Parole Musique Image fixe Séquence vidéo Combinaison de ces différents médias (multimédia) Ces informations subissent, tout au long du processus de communication, un certain nombre de manipulations et de transformations avant d être délivrées à leur destinataire. Ce sont les phases suivantes: Codage source Stockage et traitement Transmission sur le support physique (codage canal) Information (suite) Information analogique: Par nature, certaines informations sont analogiques, c est à dire qu elles peuvent prendre une infinité de valeurs continues. Exemple: La parole, la musique, les images fixes ou animées de la télévision sont des informations de nature analogique Information numérique: d autres informations sont par nature numériques et ne peuvent prendre qu un petit nombre de valeurs discontinues (on dit aussi discrètes) dans un ensemble fini. Exemple: un texte est une suite de caractères appartenant à un alphabet d un nombre fini de symboles. Remarque: si l information est représentée en utilisant deux états, alors on parle d information binaire (bit).

15 Page 29 Codage et Normes Informations sous forme binaire 0 et 1 : Nombres Représentation sous forme binaire Texte Code ASCII UNICODE Code Vidéotex Image Noire et blanc (1 bit : 0 noir et 1 blanc) Nuances de gris (8 bits par point) Couleur (RVB, 8 bits par couleur 24 bits par point) Compression JPEG Son et Vidéo PCM (Pulse Modulation Code) pour un signal analogique Compression DPCM (Son) Compression MPEG (Vidéo) Code ASCII Exemples de code ASCII: Caractère 0 code ASCII: 30H Caractère A code ASCII: 41H Caractère SP code ASCII: 20H SP: Espace Bit de parité: est un bit supplémentaire qu on ajoute pour faire 8 bits, de telle façon que la somme des éléments binaires modulo 2 soit égale à 0. Code ASCII 7 bits A: Somme des bits (mod 2)=0 Exemples: B: Somme des bits (mod 2)=0 C: Somme des bits (mod 2)=0 Page 30

16 Codage PCM ou MIC MIC: Modulation par Impulsion et Codage amplitude Echantillonnage Pas d échantillonnage temps amplitude Quantification temps Pas de quantification Page 31 Codage Transmission binaire temps Rappels: Numération et conversion Les bases les plus utilisées: Définitions: 1 bit : binary digit = 0 ou 1 Groupes usuels: Page 32 Décimale: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Binaire: 0, 1 Hexadécimale: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, Octet: groupe de 8 bits Mot: groupe de 16 bits Kilo-Octet: 1024 Octets (usuellement 1000 Octets) Méga-Octet: 1024 Kilo-Octets (usuellement 1000 KOctets) Giga-Octet: 1024 Méga-Octet (usuellement 1000 MOctets) Groupe de 1 bit Groupe de 2 bits Groupe de 3 bits = = =8

17 Rappels: Numération et conversion (suite) Conversions: Binaire (Base 2) Base 10 A= A=0*2 7 +1*2 6 +1*2 5 +1*2 4 +0*2 3 +0*2 2 +1*2 1 +1*2 0 A= Base 10 Binaire A= A= = (8 bits) 115/2 57/2 28/2 14/2 Reste Base Binaire Hexadécimale 7/2 3/ A= = = /2 0 1 Base Hexadécimale Binaire 02DC Page 33 Transmission L information (analogique ou numérique) est véhiculée grâce à un signal physique. Ce signal peut être de nature analogique soit de nature digital (numérique). Transmission analogique: Un signal analogique est un signal continu qui peut prendre une infinité de valeurs. Transmission numérique: un signal numérique varie à des instants déterminés (discontinue) dans le temps et ne peut prendre que des valeurs distinctes dans un ensemble fini. Remarque: 4 combinaisons possibles entre les différents types d information et les modes de transmission.

18 Exemples de codage canal Codage NRZ (No Return to Zero) Codage à deux niveaux : 0 -a et 1 +a La suite est représentée par : +a 0 -a τ τ τ τ τ τ τ τ CODAGE NRZ (Non Retour à Zéro) On montre que le spectre de puissance du signal NRZ est concentré au voisinage des basses fréquences mauvaise transmission par le support Transmission (suite) 4 combinaisons possibles entre les différents types d information et les modes de transmission: Information Analogique Transmission Analogique (voix sur RTCP) Information Analogique Transmission Numérique (voix sur GSM) Information Numérique Transmission Analogique (PC via RTC avec modem) Information Numérique Transmission Numérique (Ordinateur sur LAN)

19 Transmission de données (suite) Modes d échange Unidirectionnel (simplex) Bidirectionnel à l'alternat (half-duplex) Bi-directionnel (full-duplex) Simplex Half-duplex Full-duplex Page 37 Voies ou portes Multiplexage Objectif : Optimiser l usage des canaux de transmission transit simultané d un maximum d informations Principe : Traiter le signal pour concentrer des flux d origines diverses sous forme d un signal composite unique signal multiplex 3 techniques coexistent : Multiplexage fréquentiel Multiplexage temporel Multiplexage temporel statistique Equipement Multiplexeur / Démultiplexeur M ETCD Canal de transmission M Multiplexeur / Démultiplexeur

20 Multiplexage: fréquentiel, temporel Multiplexage fréquentiel Découper la bande passante d un canal en plusieurs sousbandes, chaque sous-bande est affectée à une voie de transmission AAAAAA BBBBBBB CCCCC BBBBBBB AAAAAA CCCCC Multiplexage temporel Appelé aussi TDM (Time Division Multiplexing) Prélèvement successif de bits ou (d octets) sur les différentes voies reliées au multiplexeur pour construire un train de bits (ou d octets) qui constituera le signal composite Voie 1: AAAAAA Voie 2: BBBBBBB Voie 3: CCCCC IT CC BB AA CC BB AA CC... T Trame 1 Trame 2