Introduction aux environnements réseaux

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1 Introduction aux environnements réseaux Présentation Jaillet/ Steffenel Info53 - L3 Informatique

2 Organisation pédagogique Enseignement Info53 Responsable : Luiz Angelo Steffenel Luiz-Angelo.Steffenel@univ-reims.fr CM = 25h TD = 20h TP = 15h Enseignants CM : Luiz Angelo Steffenel TD : Ch Jaillet ; LA Steffenel Christophe.Jaillet@univ-reims.fr TP Evaluation 6 ECTS / 100 points DS = 20 CRTP = 20 (CC = 40) Examen = 60 Steffenel Info53 - L3 Informatique

3 Bibliographie Andrew Tanenbaum Reseaux - Architectures, protocles, applications". InterEditons, Paris, Richard Stevens TCP/IP illustré - Vol.1: les protocoles Guy Pujolle "Les reseaux". Eyrolles, Paris, F. Playe TCP/IP, protocoles de base Steffenel Info53 - L3 Informatique

4 Plan du cours.les couches OSI Les topologies réseaux Le câblage, matériel et l'interconnexion.le protocole Ethernet L'adressage IP ; masques de sous-réseau.les protocoles IP IP et datagrammes Routage des datagrammes Les protocoles ICMP, UDP et TCP Fonctionnement des protocoles HTTP et FTP Ethernet/IP : ARP et RARP Steffenel Info53 - L3 Informatique

5 Introduction aux environnements réseaux A. Un réseau? Jaillet/ Steffenel Info53 - L3 Informatique

6 Les réseaux? Point de vue d'un simple utilisateur : un ensemble d'ordinateurs interconnectés Que se passe-t-il à l'autre bout de la prise? Comment les machines communiquent entre-elles? Utilisent-elles toutes le même langage de communication? Existe-t-il une hiérarchie, des règles de communication? Quand on va sur internet, sur une page Web Comment se fait-il que tout le monde ait la même page quand on utilise un navigateur Web et que l'on tape Que peut-on trouver derrière cette adresse web? Steffenel Info53 - L3 Informatique

7 Les moyens de se connecter? Utilisateur final : se connecte généralement à un réseau Avec un modem et une ligne téléphonique Directement à un autre ordinateur avec un câble dit câble réseau Tous les câbles sont-ils équivalents? À travers un réseau sans fil (WiFi)... Mais avec toutes ces solutions, que faut-il faire pour que les informations puissent s'échanger / s'échanger sans faute / s'échanger vite? Steffenel Info53 - L3 Informatique

8 Introduction aux environnements réseaux B. Les couches OSI Jaillet/ Steffenel Info53 - L3 Informatique

9 Communication - fonctions La connexion physique (entre 2 utilisateurs directement ou indirectement) L émission (message que le système se charge de transmettre à un ou plusieurs destinataires) La réception (message dont l hôte est le destinataire) L acheminement des messages (sans erreur, sans perte, sans duplication et en temps utile) L optimisation des lignes (partage du support physique) Le contrôle de flux et le stockage (message en transit avant son utilisation) Le choix entre différentes méthodes de dialogue La gestion et le contrôle de l utilisation des fonctions réseaux Steffenel Info53 - L3 Informatique

10 Communication - fonctionnement Quand on envoie un message à un ordinateur 1. Le message est crée par une application 2. L'application formate le message dans un certain format ; l'envoie sur une carte réseau 3. Toutes les informations sont des données numériques : il faut les transformer en un signal (électrique/optique) pour les véhiculer dans un câble 4. La carte réseau doit donc transformer les données numériques en signal (analogique) A la réception de ce signal 1. La carte réseau du destinataire doit transformer le signal en données numériques 2. Ces données sont ensuite envoyées à une application : elle doit décoder le message pour en transmettre le contenu à l'utilisateur QUESTION : EST CE QUE TOUT EST COMPATIBLE? Steffenel Info53 - L3 Informatique

11 Comment communiquer avec tous? Années : Imaginons le mélange des systèmes dits «propriétaires» Systems Network Architecture (SNA) d'ibm (1974), DECnet (réseau des mini-ordinateurs DEC), serveur Novell avec Netware, Apple avec AppleTalk Objectif : communiquer ensemble Difficulté : protocoles de communications différents! Modèle OSI (modèle en 7 couches) : fin 1970 l'iso (International Organization for Standardization) commence à travailler sur un modèle d'interconnexion de systèmes ouverts Objectif : standardiser les protocoles réseau => OSI (Open Systems Interconnection reference model) Steffenel Info53 - L3 Informatique

12 Le modèle OSI Application Présentation Session Transport Réseau Liaison de données Physique Couche 7 : Couche qui fait la liaison avec le logiciel de communication et n'importe quelle application ayant besoin de communication Couche 6 : Définir des formats de données ASCII, binaire, JPEG Couche 5 : Initier, contrôler et mettre fin à des conversations (appelées sessions) Couche 4 : Aspects liés à la livraison de données à un autre ordinateur : correction d'erreur, segmentation, réassemblage en extrémité réceptrice Couche 3 : Livraison de bout en bout : identifier les noeuds extrémités + routage Couche 2 : Acheminer les données sur le lien ou support de transmission spécifique Couche 1 : Paramètres physiques du support de transmission, utilisation des broches sur une prise RJ-45 Steffenel Info53 - L3 Informatique

13 Utilité du découpage en couches? Intéropérabilité entre fabricants Permettre à des matériels de plusieurs fabricants d'interagir au sein d'un même réseau (normes communes) Facilité de compréhension mieux décrire les fonctionnalités et spécifications des protocoles Facilité de développement Faciliter la modification des programmes et accélérer l'évolution des produits Ingénierie modulaire Possibilité d'implémenter des fonctions des couches supérieures pendant que d'autres développent pour des couches inférieures Steffenel Info53 - L3 Informatique

14 La couche physique (OSI 1) Gère le câblage Le nombre de conducteurs Le type d'isolation utilisé (ou non) La topologie du réseau (bus, anneau, étoile, etc.) Gère les connecteurs la forme du connecteur aux extrémités du câble Définit le rôle des broches Définit les caractéristiques électriques des équipements d'extrémité utilisant le câble Définit la façon dont un équipement signale un 0 ou un 1 binaire sur une ou plusieurs broches de transmission. codage des signaux (tout ou rien, NRZ, NRZI, Manchester, Miller, etc.) Steffenel Info53 - L3 Informatique

15 La couche Liaison (OSI 2) Définit les normes et les protocoles utilisés pour contrôler la transmission des données à travers un réseau physique Les fonctions sont : Arbitrage : le moment approprié pour utiliser le support de transmission physique ou média de transmission Gestion de la liaison des données : s'assure que les données sont bien reçues et traitées par le ou les destinataires corrects Détection d'erreur : Détermine si les données ont traversé avec succès le média de transmission Identification des données encapsulées : identifier le service de la couche Réseau (OSI 3) à qui est adressé le message Steffenel Info53 - L3 Informatique

16 La couche Réseau (OSI 3) Routage Logique mise en oeuvre pour réussir à acheminer de bout en bout un message, d'un expéditeur jusqu'à une destination Exemple: envoi d'une lettre par la poste, de la boite au lettre jusqu'au destinataire Adressage plusieurs routes et moyen de transport possibles : camion, train, avion, vélo, facteur à pied,... Déterminer une adresse unique pour toutes les entités d'un réseau Regrouper certaines adresses par groupe, selon une logique Exemple: chaque personne possède une adresse personnelle qui l'identifie Son adresse appartient à un groupe d'adresses (nom de la rue) Structuration de l'adresse afin de déterminer facilement à quel groupe une adresse appartient Steffenel Info53 - L3 Informatique

17 La couche Transport (OSI 4) Correction des erreurs Lors des transmissions des informations, des erreurs peuvent se produire, et les protocoles de la couche transport essaient de les corriger, si possible Mode connecté ou pas Doit-on s'assurer que le destinataire est présent avant d'envoyer un message? exemple : données multimédia (vidéo, radio) Contrôle du flux Contrôler le débit de transfert des données afin de ne pas saturer la machine destination, pour être sûr qu'elle a le temps de traiter toutes les informations qui arrivent Segmentation des données d'application Certaines applications peuvent avoir besoin d'envoyer de longs segments de données dépassant la taille d'un message de la couche inférieure. Il faut donc être en mesure de les découper pour les acheminer correctement Steffenel Info53 - L3 Informatique

18 Les couches hautes (OSI 5,6 et 7) (OSI 5) Définir des règles d'établissement d'une communication Qui doit parler? Comment terminer une communication de façon correcte? (OSI 6) Définir des formats de données compréhensibles par tout le monde Ex. : ASCII pour le format des caractères, XML pour la structuration des données (OSI 7) Définir des protocoles de communication pour que l'application puisse communiquer avec les couches inférieures (OSI 7) fournir tous les services directement utilisables par l application : le transfert d informations l allocation de ressources l intégrité et la cohérence des données accédées la synchronisation des applications coopérantes Steffenel Info53 - L3 Informatique

19 Interactions entre les couches Communication d'une application à une autre, via un réseau 7 Application 7 Application 6 Présentation 6 Présentation 5 Session 5 Session 4 Transport 4 Transport 3 Réseau 3 Réseau 2 Liaison de données 2 Liaison de données 1 Physique Réseau 1 Physique Steffenel Info53 - L3 Informatique

20 OSI dans le monde réel Le modèle OSI est surtout une référence pour la création de services compatibles OSI ne donne aucune spécification sur les protocoles et le matériel Résultat pratique : aucun système actuel implémente OSI «à la lettre» le modèle TCP/IP est le standard «de facto» pour l'internet OSI reste néanmoins LA référence pour l'étude des réseaux Séparation des rôles facilite la compréhension La conformité à OSI est un signe d'intéropérabilité Steffenel Info53 - L3 Informatique

21 Exemple: le modèle TCP/IP (modèle à 4 couches) Steffenel Info53 - L3 Informatique

22 Exemple: le modèle TCP/IP (1) Application Transport Internet Accès réseau HTTP, POP3, SMTP TCP,UDP IP Ethernet, Frame Relay Exemple pour la couche Application : le protocole HTTP est le plus connu (HyperText Transfer Protocol) Fonctionnement : En-Tête HTTP GET home.html Client HTTP OK Page web Serveur Dans cet exemple, on parle d'interaction au niveau de la même couche Les 2 applications utilisent le même protocole de communication: HTTP Steffenel Info53 - L3 Informatique

23 Exemple: le modèle TCP/IP (2) Exemples de protocoles de la couche transport : TCP (Transmission Control Protocol) UDP (User Datagram Protocol) Fonctionnement (TCP) : Transmission de messages avec acquittement Client L'application génère ce message Serveur TCP HTTP GET HTTP GET Ajout d'une information du protocole de la couche inférieure (l'expéditeur veut savoir si le message est arrivé) Acquittement TCP TCP HTTP OK Page Web Acquittement TCP Steffenel Info53 - L3 Informatique

24 Exemple: le modèle TCP/IP (3) Dans cet exemple, HTTP utilise un service d'acquittement qu'il ne peut assurer lui-même donc besoin des services de la couche inférieure (couche Transport) => interaction entre couches adjacentes Autres couches, inférieures à la couche Transport dans le modèle TCP/IP : Couche Internet : protocole le plus connu IP Pouvoir adresser un paquet à une personne précise Couche Accès réseau Définir le protocole et le matériel requis pour acheminer des données sur un réseau physique Protocoles classiques : Ethernet, Frame Relay, PPP Les interactions entre les couches impliquent que l'encapsulation des trames issues des protocoles Steffenel Info53 - L3 Informatique

25 Encapsulation? IP Données IP Données Eth. IP Données Eth. PPP IP Données PPP Eth. IP Données Eth. Les 5 étapes de l'encapsulation Création des données et des en-têtes de niveau application Empaquetage des données pour le transport Ajout des adresses source et destination de niveau Réseau Ajout des adresses source et destination de niveau Liaison de données Transmission des bits Steffenel Info53 - L3 Informatique