Architecture des réseaux

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1 Architecture des réseaux P. Anelli - F. Harivelo Université de la Réunion P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

2 Réseau, kesako? Un réseau est un ensemble d objets interconnectés les uns aux autres qui permet de faire circuler des éléments entre ces objets selon des règles bien définies afin de rendre un service. Exemples Réseau téléphonique Réseau autoroutier Réseau de neurones Réseau d influence Réseau de terroristes P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

3 Evolution des échanges Acquisition des richesses Culturelles Matérielles Premier temps Déplacer les objets porteurs d information Second temps Déplacer l information Du réseau électrique au réseau électronique P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

4 Réseaux de communication Constat L homme est un être de communication Un ordinateur est une machine permettant de manipuler des données. L homme a vite compris l intérêt multiple qu il pouvait y avoir à relier ces ordinateurs afin de pouvoir échanger des informations Notion d autoroute de l information (1995) Vecteur du développement culturel et technique P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

5 Intérêts des réseaux Suppression des limites géographiques Conséquences techniques et économiques Partage des ressources Fiabilité accrue Réduction des coûts Passage à l échelle (scalability) Conséquences sociales L accès à des informations de nature très variée La communication entre individus Courrier électronique Newsgroups Vidéoconférence Restructurent l organisation de la société Information omniprésente Mais aussi introduction de nouveaux problèmes Usages par rapport aux lois des pays Surveillance des usages P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

6 Distinction entre réseaux et systèmes distribués Réseaux Infrastructure de communication Système de transport partagé entre des utilisateurs Transport des données pour les applications Donner les moyens matériels et logiciels pour transmettre l information Un réseau est transparent à l information transportée Systèmes et applications distribués Fournies des services aux utilisateurs Dans les systèmes d extrémités (hôtes) Donner les moyens logiciels d accéder à des ressources réparties comme si elles étaient sur une seule machine Assurer la transparence pour l utilisateur vis-à-vis de la localisation des ressources, des communications, des pannes P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

7 Architecture de réseau Traite de l organisation des fonctions Fonctions du réseau acheminer des bits, transporter des paquets, gérer les échanges d applications etc. Contraintes altération des données perte des données congestions dans le réseau pannes matérielles etc. Problème complexe Il faut décomposer le problème (et par conséquent les solutions) P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

8 Comment décomposer? Abstraction Cacher la complexité Abstraction amène simplement à une structure en niveau Hiérarchie Organisation des abstractions P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

9 Système en couches Définit une organisation hiérarchique des fonctions Identification et relations entre les éléments du systèmes Facilite La modularité Maintenance et mise à jour Indépendance entre les éléments la modification d une couche reste transparente au reste du système Modèle de référence qui constitue une base de discussion Mais L empilement des couches peut diminuer la performance du système P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

10 Structuration en couches Principes Chaque couche est construite sur la précédente son rôle est d offrir un service à la couche supérieure La couche (N) d une machine dialogue avec la couche (N) d une autre machine au moyen du protocole de couche (N) Les données et les informations du protocole sont transférées à la couche inférieure. Une couche est définie par Une interface de service Un protocole de communication P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

11 Protocoles et services Imaginez que vous vouliez envoyer la recette de l omelette Il faut un protocole qui définit les règles et les opérations de l échange. Ex : remettre les cartes dans le bon ordre Il faut un service pour l echange de cartes postales Ex : service postale 2 fonctions : poster et recevoir une carte P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

12 Deux lectures Aspect vertical : le service interactions inter-couches : la couche (N+1) voit la couche (N) uniquement par le service offert la couche (N+1) n a aucune vue sur la couche (N-1) la couche (N) est séparée de la couche (N-1) et de la couche (N+1) par une interface de service bien définie Accès aux services Ensemble de primitives communication réelle : la couche (N) passe les données à la couche (N-1) P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

13 Deux lectures Aspect horizontal : le protocole interactions intra-couche : le protocole (N) définit les règles de communication à l intérieur de la couche (N) règles et opérations pour la réalisation du service : les entités (N) représentent les éléments actifs de la couche (N) communication virtuelle : aucune donnée n est passée directement de la couche (N) de A à la couche (N) de B P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

14 Exemple des philosophes P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

15 Exemple des philosophes les philosophes... les traducteurs ajoutent de l information qui leur est propre les secrétaires ajoutent de l information qui leur est propre la transmission a lieu P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

16 En résumé Une couche une interface de service un protocole de communication Principes de l empilement des couches chaque couche utilise les services de la couche inférieure chaque couche offre des services à la couche supérieure au travers d une interface de service les entités d une même couche communiquent entre elles selon un protocole Une architecture de réseau = un ensemble de couches Résultat : structure en pelures d oignon P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

17 Unités de données Protocole : PDU (Protocol Data Unit) Service : SDU (Service Data Unit) P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

18 Opérations sur les unités de données Segmentation / réassemblage 1 (N) SDU m (N) PDU Concaténation / séparation m (N) PDU 1 (N-1) SDU Groupage / dégroupage m (N) SDU 1 (N) PDU P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

19 Encapsulation Eléments : En-tête > Couche (N) Charge utile > Couche (N+1) P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

20 Multiplexage Clef dans l en-tête P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

21 Hiérarchie protocolaire Protocoles, interfaces et couches P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

22 Hiérarchie protocolaire Encapsulation P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

23 Pile de protocoles Ensemble de protocoles et de leurs dépendances communication est souvent indirecte Au niveau physique la communication est directe P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

24 Adressage Pour l identification des entités Les entités (N+1) sont identifiés par une adresse (N) Unc couche fournit des services àux entités supérieures P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

25 Adressage et entité P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

26 Services interaction inter-couches : services offerts à partir des SAP (N) Primitive Request Indication Response Confirm Signification Une entité sollicite un service pour faire une activité Une entité est informé d un évènement Une entité répond à un évènement Une entité est informé de sa demande de service P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

27 Services P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

28 Services services en mode connecté CONNECT : confirmé DATA : confirmé ou non DISCONNECT : non confirmé services en mode non connecté UNITDATA : non confirmé nom des primitives Initiale de la couche - Nom du service. Type de primitive ex : T-CONNECT.confirmation, N-UNITDATA.request liste de paramètres (@, QoS, options, données, etc.) P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

29 Modèles de référence Définition Ensemble de spécifications définissant un système de communication 2 modèles de référence OSI : Open System Interconnection International Standards Organization (ISO) TCP/IP : Transport Control Protocol / Internet Protocol Internet Engineering Task Force (IETF) P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

30 Modèle OSI Pour quoi faire? régler les problèmes de l interconnexion de systèmes hétérogènes (logiciel et matériel) Portée du modèle? ne concerne que l interconnexion et n est utilisé que pour décrire les communications entre systèmes modèle abstrait : décrit ce que chaque couche doit faire mais ne spécifie pas de services ni de protocoles modèle indépendant des logiciels et technologies P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

31 Modèle OSI Principes de la structuration les fonctions doivent être divisées en groupes séparables du point de vue physique et logique chaque couche doit contenir un volume suffisant de fonctions les fonctions d une couche doivent avoir le même niveau d abstraction les interfaces entre couches doivent être aussi simples que possible les protocoles doivent agir uniquement à l intérieur de la même couche une couche doit pouvoir être modifiée sans que soit affecté le service offert P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

32 Modèle OSI - encapsulation P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

33 Modèle OSI - les couches P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

34 Modèle OSI - les couches physique responsable de la transmission des bits sur un circuit de communication spécification des connecteurs détermination des caractéristiques électriques des circuits définition des procédures d utilisation des connexions physiques liaison de données responsable de la transmission fiable de trames sur une connexion physique contrôle de flux contrôle d erreur P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

35 Modèle OSI - les couches réseau responsable du transfert de données à travers le réseau adressage routage transport responsable du transfert de bout-en-bout, avec fiabilité et efficacité contrôle de flux reprise sur erreur optimisation P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

36 Modèle OSI - les couches session responsable des mécanismes nécessaires à la gestion d une session organisation du dialogue synchronisation du dialogue établissement et libération d une session présentation responsable de la représentation des données échangées entre applications traduction des données compression cryptage application fournir à l usager des services pour réaliser une application répartie et pour accéder à l environnement OSI P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

37 Modèle TCP/IP Architecture (Internet) Structure non stricte Application vs protocole applicatif (FTP, HTTP) P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

38 Modèle TCP/IP - les couches la couche transmission échanges de données entre un hôte et le réseau auquel il est attaché se charge de l acheminement de données entre deux équipements rattachés au même réseau Transmission physique Transformation des données en un signal numérique Adaptation du signal au support Transmission de trames Délimitation Détection d erreurs Identification des extrémités Multiplexage P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

39 Modèle TCP/IP - les couches la couche réseau Ensemble des fonctions pour l acheminement des paquets de bout en bout l échange de données entre deux machines raccordées à des réseaux différents Notion de système intermédiaire responsable du routage des datagrammes entre ces deux machines Relaie des paquets qui ne lui sont pas destinés Connectivité entre noeuds P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

40 Modèle TCP/IP - les couches la couche transport Objectifs Communication inter-processus Bout en bout : service de transport de messages entre les extrémités client et serveur d une application Comporte des fonctions à valeur ajoutées Pour le transfert de données UDP : aucun service supplementaire TCP : fiabilité et séquencement Une interface de programmation Socket Frontière entre les couches de transfert et l application P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

41 Modèle TCP/IP - les couches la couche application Objectifs Fourniture d un service applicatif Prise en compte de la représentation des données. Exemple : Host order vs Network order Synchronisation du dialogue Echanges applicatifs P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

42 Modèle TCP/IP - sablier P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43

43 Modèle TCP/IP vs Modèle OSI 4 couches vs. 7 pas de session, ni de présentation pas de couche physique couche réseau uniquement en mode non connecté cahier des charges initial de l ARPA moins de formalisme dans la définition des couches notions d interfaces, de services??? moins bonne isolation des protocoles ne fait pas de distinction claire entre services, interfaces et protocoles ne fait pas de différence entre spécification et implémentation ne peut être généralisé et est très peu approprié pour décrire toute autre pile de protocoles P. Anelli - F. Harivelo Architecture des réseaux / 43