1. Qu est ce qu un Réseau informatique?

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1 P. Eugé P. 1/18 1. Qu est ce qu un Réseau informatique? C est un système permettant à plusieurs appareils d échanger des informations. Bien sûr, les appareils en question sont souvent des ordinateurs. Cependant il peut s agir d autres machines tels qu automates d une usine communiquant entre eux. 1.1 : Différents types de réseaux existent : Réseau LAN (Local Area Network) : Ce sont de petits réseaux locaux restreints à une maison ou à une entreprise. Ce type de réseau est également appelé RLE (Réseau Local d Entreprise) en France. Le Réseau WLAN (Wireless Local Aréa Network) sont apparus en même temps que les terminaux mobiles (PC portables, téléphone cellulaire, PALM) et répondent à 3 besoins : mobilité, rapidité d installation et réseaux temporaires. L impératif est l économie d énergie Réseau MAN (Metropolitan Area Network) : Réseau réparti sur une surface moyenne généralement de la taille d une ville ou d un campus. Réseau WAN (Wide Area Network) : Il s agit là des réseaux d opérateur pouvant acheminer les informations sur plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de kilomètres, et utilisant généralement la fibre optique. 1.2 : Caractéristiques du réseau local LAN Parmi les différentes caractéristiques, il faut retenir : Le support physique : outre le choix entre réseau filaire ou sans fil (Wireless), il faut déterminer le type de câble à utiliser, câble coaxial, fibre optique ou paire torsadée. Dans la plus part des cas, cette dernière solution sera retenue car c est la solution la moins chère, la plus maniable et la plupart des équipements sont dédiés à ce type de câble. Le type de réseau : ce choix est le plus déterminant car il va entraîner l achat de matériels spécifiques au futur réseau. Le choix du type de réseau détermine bien souvent le niveau d évolution du réseau et la méthode d accès au réseau. La bande passante : également appelée débit, c est la quantité d informations qui pourra circuler simultanément sur le réseau. Ce débit est donné en kilo bits par seconde (Kbps), en Méga

2 P. Eugé P. 2/18 bits par seconde (Mbps) ou même parfois en Giga bits par seconde (Gbps). Pour chaque type de réseau et en fonction du type de câblage utilisé, plusieurs débits différents sont disponibles. Les protocoles de communication : ce sont les langages utilisés par les différentes machines afin d échanger des informations. Plusieurs langages différents peuvent être employés en fonction des applications à exécuter, mais deux machines souhaitant échanger des informations doivent utiliser le même langage. Le système d exploitation : Il déterminera la façon de configurer le réseau. De même, certains serveurs sont dédiés à un type de réseau spécifique ou une tâche précise ( ex : Windows 2000 pour le serveur d application, Linux pour le Serveur Proxy et Novell pour le serveur administratif). Les éléments d interconnexion : Plusieurs types de matériels existent afin de diriger l information à l intérieur du réseau ou vers l extérieur comme Internet (Ex : Routeur). Ces éléments sont généralement dédiés à un type de réseau prédéterminé. 2. Topologies des réseaux locaux filaires Il y a 3 architectures différentes pour les réseaux filaires. Ces architectures sont appelées topologies. Elles décrivent la façon dont les machines sont organisées géographiquement les unes par rapport aux autres dans le réseau et la façon dont elles sont interconnectées. 2.1 : Topologie en Bus Le bus s étend sur toute la longueur du réseau, et les machines viennent s y accrocher. Lorsqu une station émet des données, celles-ci circulent sur toute la longueur du bus et la station destinataire peut les récupérer. Une seule station peut émettre à la fois. Cette topologie a l avantage de ne pas être perturbée par la panne d une machine du bus. Par contre, en cas de rupture de bus le réseau devient inutilisable. Le signal n étant jamais régénéré, la longueur de câbles est donc limitée (atténuation du signal). La topologie en bus est câblée essentiellement en câble coaxial. On utilise pour cela des «bouchons» en bout de bus afin de supprimer définitivement les informations pour qu une autre station puisse émettre. Bouchon coaxial 50Ω Dérivation coaxiale en T

3 P. Eugé P. 3/ : Topologie en anneau Développée par IBM, cette architecture est principalement utilisée par les réseaux Token Ring. Ces derniers utilisent la technique d accès par «jeton». Les informations circulent de stations en stations, en suivant l anneau La station qui a le jeton est autorisée à émettre des données. Lorsque les données lui reviennent, la station qui les a envoyées les élimine du réseau et passe le jeton à son voisin, et ainsi de suite. Cette topologie permet d avoir un débit proche de 90% de la bande passante. De plus le signal qui circule est régénéré par chaque station. Par contre, la panne d une station rend l ensemble du réseau inutilisable. L interconnexion de plusieurs anneaux n est pas facile techniquement à mettre en œuvre. Enfin, cette architecture évolue difficilement vers les très hauts débits et les prix sont relativement élevés. Cette topologie est parfois utilisée par les réseaux locaux comme Token Ring. Elle est plus fréquemment employée dans les réseaux métropolitains (Réseau MAN), notamment par l intermédiaire de la technologie FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

4 P. Eugé P. 4/ : Topologie en étoile C est la topologie la plus courante. Toutes les stations sont reliées à un unique composant central : le concentrateur. Quand une station émet vers le concentrateur, celui-ci envoie les données à toutes les autres machines ou à celle qui en est le destinataire. Ce type de réseau est facile à mettre en place et à surveiller. La panne d une station ne met pas en cause l ensemble du réseau. Il faut plus de câbles que pour les autres topologies, et si le concentrateur tombe en panne, une grande partie du réseau est en «rideau». De plus, le débit pratique est souvent moins bon que pour les autres architectures. Cette topologie est essentiellement utilisée par les réseaux Ethernet les plus courants. 3. Les différents types de Concentrateurs Il existe trois types de concentrateur : le HUB : matériel permettant de relier plusieurs ordinateurs entre eux. Il ne fait aucune distinction du destinataire de l information. Ce qui signifie que l information envoyée par un poste est dirigée vers tous les postes. On considère Ce matériel comme «très bavard». Exemple : Impression d un document par le poste de travail 1

5 P. Eugé P. 5/18 le SWITCH : A la différence du HUB, le SWITCH utilise l adresse MAC du destinataire. Ainsi, l information est directement envoyée à la machine concernée. Les autres machines ne reçoivent aucune information. Ce système est plus intelligent donc moins bavard. D autre part, il élimine les collisions de paquets éventuelles (une collision apparaît lorsqu'une machine tente de communiquer avec une seconde alors qu'une autre est déja en communication avec celle-ci..., la première ressaiera quelques temps plus tard). Exemple : Impression d un document par le poste de travail 1 Qu est-ce que l adresse MAC? : C est une adresse unique que possède chaque carte réseau vendu sur le marché. Chaque station dispose d'une adresse physique Ethernet inscrite dans la ROM de la carte. Cette adresse est affectée par le constructeur de la carte. Différents Exemplesd adresse MAC : C-xxx CISCO E-xxx Fujitsu F-xxx NEXT xxx SYTEK xxx DataPoint Co B-xxx Novell

6 P. Eugé P. 6/18 le Routeur : C est le concentrateur le plus intelligent puisqu il permet, en plus d identifier la machine destinatairee de la donnée, d identifier le réseau sur lequel le message doit être transmis. Le message est distribué par rapport à l adresse IP (Internet Protocol) du matériel cible. L analyse de l adressage IP est étudiée par la suite. 4. Câblage d un réseau : 4.1 : Support matériel de connexion : (Passif) Le réseau est composé de câbles et d éléments permettant d envoyer les données sur ces câbles, auquel cas on parle de réseau filaire. Câble coaxial Câble FTP Fibre Optique Il peut également échanger des informations par l intermédiaire des ondes, auquel cas on parle de réseau sans fil. Point d accès Gamme Belkin (WiFi)

7 P. Eugé P. 7/ : Eléments de câblage : Le schéma suivant identifie les différents éléments de câblage d un réseau : 5. Le Réseau Ethernet 5.1 : Caractéristiques des Réseaux Filaires Le principe des réseaux Ethernet (Norme IEEE 802.3) est apparu aux États-unis vers la fin des années C est, à l heure actuelle, le type de réseau qui a les faveurs du marché : c est le plus simple à mettre en œuvre et le moins cher des réseaux locaux. Plus de 90% des réseaux locaux sont des réseaux Ethernet. Il existe plusieurs variantes de technologies Ethernet, dont le nom est donné sous la forme xby et qui ce lit de la façon suivante: x bande passante du réseau (en méga bits par seconde) B : modulation de base; y définie le type du câble utilisé: 5 : câble coaxial de 1,7 cm de diamètre (gros Ethernet) 2 : câble coaxial de 0,5 cm de diamètre (Ethernet fin, cheapernet) T: paires torsadées. F: Fibre optique. 10B5 : 10 Base 5 : C est la première version d Ethernet, basée sur une topologie Bus. Elle offre 10Mbps de bande passante et peut couvrir un bâtiment de 500 mètres de long. Elle utilise des câbles coaxiaux.

8 P. Eugé P. 8/18 ) 10B22 : 10 Base 2 ou Thin Ethernet : c est une veersion écono omique réaliisée à partir de câble coaxial fin f et une to opologie Buss. ) 10BT T : 10 Basee T : C est laa version la plus utiliséee, basée sur l utilisation de paires to orsadées, moins coûteuses c ett plus maniiables que le l câble coaaxial. Cette version pro opose des débits d de 10Mbpss sur une disstance de 2550 mètres auu maximum m. Il s agit d une topologgie en étoilee, facile à configurrer et à fairee évoluer. ) Fast Ethernet ou o 100BT : cette versio on, de plus en e plus répaandue, est l éévolution logique du a des paires torsadéees n excédan nt pas 100 mètres m de 10 Base T. Il offre un débit de 100Mbps avec longueuur. ) Gigaabit Ethern net : Cette dernière évvolution d E Ethernet peermet d atteiindre des débits d de 1Gbps sur des distances inférrieures à 1000 mètres. Ce C type de réseau néccessite des câbles c et configurrations bien spécifiques. Etherneet est un pro otocole de réseau r local à commutaation de paq quets. Bien n qu'il implémente la couche physique (P PHY) et la sous-couch he Media Access A Conttrol (MAC) du modèle OSI, le protocole Ethernet est classé dans d la coucche de liaiso on. Dans un routeur, lee paquet en question est l'adrresse de deestination contenue dan ns l'en-tête IP, et elle ne n change pas en cours de route bien enttendu. Il en va de mêmee dans un co ommutateurr Ethernet où o l'étiquettee est l'adresse MAC de destin nation.

9 P. Eugé P. 9/18 La donnée à transmettre est encapsulée, c'est-à-dire que les informations concernant l application utilisée, le support, le protocole utilisé sont ajoutés à la donnée. Format d une trame Ethernet : En conclusion : la technologie Ethernet est simple, sa mise en oeuvre se fait à faible coût. Points à retenir : Simplicité et faible coût Peu de fonctions optionnelles Pas de priorité Pas de contrôle sur l attitude des voisins Débit d au moins 10Mb/s (jusqu a 1000Mb/s théorique) Performances peu dépendantes de la charge, sauf en cas de collisions trop importantes. 5.2 : Caractéristiques des Réseaux Sans fils Les WLAN est un réseau local sans fil basé sur une architecture cellulaire, c'est-à-dire que le système est subdivisé en cellules. Chacune de ces cellules est contrôlé par une station de base, appelée Acces Point (AP)

10 P. Eugé P. 10/18 Les WPAN (Wireless Personal Area Network) eux sont plus spécifiquement dédiés à la domotique, et donc aux réseaux de particuliers. (Bluetooth) 5.2 : Choix de l architecture d un réseau Réseau Poste à Poste Windows XP permet de monter relativement facilement et rapidement un réseau poste à poste, c'est-à-dire un réseau qui ne sera pas vraiment structuré, mais qui permettra d échanger des données de manière simple entre ordinateurs. Dans ce type de réseau, aucun ordinateur ne joue formellement le rôle de serveur. Cependant, certains PC peuvent être désignés pour réaliser une tâche qui l apparentera à un serveur (ex : serveur d impression). Pour qu une station soit membre d un réseau poste-à-poste, il suffit de lui indiquer le nom du groupe de travail du réseau :

11 P. Eugé P. 11/18 Le schéma Client Serveur Il permet de hiérarchiser le réseau. Les applications et données sont centralisées sur un seul poste, appelé serveur. Les autres postes, les clients ou stations doivent aller cherhcer vers le serveur les dont ils ont besoins. Pour que le tout fonctionne, il faut respecter certaines contraintes : le serveur doit rester allumé en permanence, et la maintenance doit être assurée par un administrateur qui, même pour un petit réseau, représente un travail à temps complet! L un des gros avantages du Client Serveur et la sécurisation du réseau. L identification de l utilisateur est obligatoire, et la mise en place de stratégie système permet de bien délimiter le pouvoir de chaque utilisateur. Un Client serveur doit être géré par un OS Server tel que Windows 2003 Server pour un système Microsoft. Il existe le même type de serveur sous Novell ou Linux Les stations de travail quand à elle peuvent être gérées par n importe quel OS (Win95-Win98, WinNT, Win2000, WinXP, VISTA, Linux ). A partir du moment où les protocoles de communications liés à chaque OS sont correctement installés. Les Grands types de réseau rencontrés sont : Réseau à usage personnel Réseaux domotiques Réseau à usage professionnel

12 P. Eugé P. 12/18 Pour identifier une machine sur le réseau, il faut alors que l ADMINISTRATEUR indique le nom du Domaine : Les utilisateurs sont identifiés par le serveur, grace à L ANNUAIRE (Active Directory sous Windows). La gestion des stratégies de groupes (GPO) permet de limiter les droits suivant les différentes OU (Unité d organisation). 6. Protocoles de Transmission 6.1 : Le Modèle TCP/IP Le rôle de la couche 3 dans le modèle OSI est de trouver un chemin pour faire communiquer 2 machines qui sont situées sur des réseaux différents interconnectés. Ils existent plusieurs protocoles de couche 3 normalisés. Le plus utilisée est le protocole TCP/IP qui ne suit pas le modèle OSI mais qui est très répandu : Présentation TCP/IP est né de la réflexion de chercheurs américains suite à un problème posé par l'armée américaine. L'armée américaine disposait (et dispose encore) de plusieurs bases sur le territoire. Chacune de ces bases dispose de sa propre logistique informatique. Les machines des différents centres pouvaient être de types différents et reliées entre elles à l'intérieur de ces centres par des réseaux locaux différents. Cependant ces centres informatiques doivent échanger des informations. Les bases sont reliées les unes aux autres par des câbles. La question était de trouver un moyen pour que l'information puisse circuler entre ces bases même si certains des chemins empruntables étaient détruits. Il fallut donc trouver un système permettant de retrouver des chemins (routes) qui se reconfigureraient automatiquement en cas de coupures des liaisons.

13 P. Eugé P. 13/18 De cette recherche est née IP (Internet Protocol ou Interconnected Network Protocol). IP comme nous le verrons, est un protocole qui permet d'envoyer des informations élémentaires de machine à machine. Cependant l'information ne part pas d'une machine mais d'une application fonctionnant sur une machine pour aboutir à une application fonctionnant sur une machine. Pour résoudre ce problème les chercheurs ont développé un autre protocole de nom TCP (Transport Control Protocol). Le nom de TCP/IP a donc été choisi en référence à ces deux principaux protocoles qui le caractérisent. Aujourd'hui TCP/IP intègre beaucoup d'autres protocoles (ICMP, IGP, FTP, SMTP, HTTP,...). TCP/IP est un protocole qui nécessite une coopération des OS des machines dans pratiquement toutes les couches. Dans un réseau qui suit le modèle OSI, l OS de la machine n'intervient que dans les couches 4 et supérieures : Vue en couches de TCP/IP TCP/IP ne suit pas directement le modèle OSI parce que la normalisation OSI lui est postérieure. Cependant cette famille de protocole suit également un schéma en couche. Couche 4 (PC) Couche 3 (Routeur) Couche 2 (Switch) Couche 1 (Hub) La couche Matérielle ou Physique correspond aux couches 1 et 2 du modèle OSI. Les couches matérielles et Interface avec le réseau correspondent à la couche 3 du modèle OSI. La couche Transport correspond aux couches 4 et 5 du modèle OSI. Cette comparaison au modèle OSI n'est que relative, car chaque couche du modèle OSI doit vérifier que la couche équivalente sur la machine destinataire va recevoir toutes les données

14 P. Eugé P. 14/18 émises sans erreur. Le protocole des couches Interface avec le réseau et Interconnexion ne garantit pas ceci. Ces protocoles sont de type Best Effort. Le problème de traitement des erreurs est remonté dans les couches supérieures (Couche transport en utilisant TCP ou couche application en utilisant UDP) : Le Protocole TCP Le protocole TCP ( Transfert Control Protocol) est défini dans le but de fournir un service de transfert de donnée de haute fiabilité entre deux ordinateurs raccordés sur un réseau à commutation de paquets, et sur tout système d exploitation. Trame du Protocole TCP/IP :

15 P. Eugé P. 15/18 Numéros de Port : TCP utilise des ports de communication. Ces ports permettent de donner un numéro de communication particulier pour chaque connexion entre deux machines. Ces numéros permettent de définir jusqu à communications distinctes. Parmi les plus connus : - Port 20 et 21 : utilisés par les communications FTP (File Transfert Protocol) - Port 25 : utilisé par SMTP (Simple Mail Transfert Protocol) pour l envoi de courrier électronique. - Port 80 : utilisé par le protocole http (HyperText Transfert Protocol) permettant le transfert des pages Internet et est utilisé par tous les navigateurs sous Windows (port 3434 sous Linux). - Numéros de Séquence : L en-tête TCP contient un numéro de séquence codé sur 32 bits permettant de savoir quel morceau du message est en cours de traitement. En effet, les messages sont scindés et envoyés en petites parties : les paquets. Le numéro de séquence renseigne donc sur le morceau qui est en train d être traité. L accusé de Réception : est l élément qui fait que TCP est considéré comme un protocole fiable : ce mécanisme permet d assurer que tous les paquets d un transfert ont été reçus. Cela permet notamment à l expéditeur de renvoyer les paquets qui n ont pas été reçus par le destinataire. L accusé de réception est simplement constitué du numéro de séquence du paquet qui vient d être transmis. La donnée n est pas renvoyée. Les autres champs de l en-tête, s ils sont essentiels au transfert, ne sont pas primordiaux pour la compréhension du fonctionnement : Le champ Offset : permet de donner la taille de l en-tête TCP en nombre de mots de 32 bits. Le champ Réservé : est gardé pour un usage futur, suivant l évolution des technologies et protocoles de transmission. Le champ Type de Trame : permet en fonction du code utilisé, de dire s il s agit d un paquet de données, de connexions, d accusé de réception La Fenêtre permet de définir le, nombre de paquets que l expéditeur est autorisé à envoyer sans recevoir d accusé de réception. Le Cheksum permet de vérifier la validité des informations reçues. A partir de l en-tête TCP et des données, un algorithme est utilisé pour calculer un nombre. A la réception, le destinataire effectue la même opération et compare le résultat avec le Cheksum. Remarque : Si le destinataire ne reçoit pas d accusé de réception, le paquet est réexpédié par la suite. Le pointeur de données urgentes communique la position du paquet de celle-ci en donnant son décalage par rapport au numéro de séquence. Le champ Options permet de mettre en œuvre certaine fonctions spécifiques comme de limiter la taille des paquets expédiés. Le champ Bourrage termine l en-tête TCP de sorte que le nombre d octets de celui-ci soit toujours multiple de 32 bits. Ainsi le champ Offset correspond toujours au début des données applicatives.

16 P. Eugé P. 16/ : Le Protocole UDP Le protocole UDP ( User Datagram Protocol ) est défini dans le but de fournir une communication simplifiée par paquets entre 2 stations d un réseau. Ce protocole suppose l utilisation du protocole IP comme support de base de communication. UDP permet à une application d envoyer un message court à une autre application sans garantit que le message arrive à destination. Ceci permet une plus grande rapidité de transmission car le paquet UDP comporte beaucoup moins de champs. Il existe deux applications principales où l emploi de l UDP est nécessaire : les applications temps réel, comme le transport de la voix, où la retransmission des paquets erronés est inutile. En effet, rien ne sert de réexpédier le début d une phrase alors que les utilisateurs poursuivent leur conversation. Par contre, UDP devient primordial pour acheminer les informations le plus rapidement possibles. Le Multicasting, qui lui permet d expédier une même information à plusieurs utilisateurs simultanément. Par exemple, une radio diffusant ses programmes sur Internet pourra utiliser le Multicasting pour n expédier qu une seule fois ses informations. Dans ce cas les auditeurs ne doivent pas renvoyer d accusé de réception sous risque de noyer le serveur avec un grand nombre de message qu il n arriverait plus à traiter. 6.2 : Le Protocole Internet IP Adressage des machines Sur un réseau utilisant TCP/IP chaque machine est identifiée par une adresse IP. Chaque identifiant IP appelé numéro ou adresse IP doit être unique sur l'ensemble du réseau. Chaque machine ne dispose que d'une adresse IP par réseau sur lequel elle est connectée. Les machines (routeurs, passerelles) qui sont multi-domiciliées c'est-à-dire qui possèdent plusieurs adresses IP sont des cas spéciaux.

17 P. Eugé P. 17/18 Format d'une adresse IP Une adresse IP est un nombre codé sur 4 octets. Par habitude, cette adresse est représentée sous la forme décimale pointée W.X.Y.Z qui correspondent à 4 chiffres décimaux allant de 0 à 255 (codage sur 8 bits = 1 octet). Cette adresse peut être vue de 4 façons différentes: La machine d'adresse W.X.Y.Z. La machine d'adresse Z du réseau W.X.Y.0. La machine d'adresse Y.Z du réseau W.X.0.0. La machine d'adresse X.Y.Z du réseau W Ces différentes façons de lire une adresse IP permettent d'optimiser la façon de calculer les routes de transmission. La décomposition d'une adresse IP en adresse de réseau plus une adresse de machine sur un réseau ne se fait pas au hasard. Les différentes classes d'adresses Pour voir si l'adresse du réseau d'une machine est codée sur 1,2 ou 3 octets, il suffit de regarder la valeur du premier octet. La valeur de l'octet X permet également de distinguer la classe du réseau. Exemples : Classe Valeur de W Lg Adresse Réseau Nbr de réseaux Nbr max de machines A 0 à octet B 128 à octets C 192 à octets D 224 à 239 E 240 à Classe d adresse. Adresse Début :... Adresse Fin : Classe d adresse. Adresse Début :... Adresse Fin : Classe d adresse. Adresse Début :... Adresse Fin : Classe d adresse. Adresse Début :... Adresse Fin :... La classe E est réservée pour des extensions futures. La classe D est la classe de diffusion de groupe. Mis à part certaines multinationales et certains fournisseurs d accès internet (FAI) qui peuvent prétendre à un réseau de classe A ou B (WLAN), les autres sont systématiquement en classe C (LAN). Les adresses commençant par 127 sont particulières et utilisées que dans les cas très spécifiques.

18 P. Eugé P. 18/18 Les adresses commençant par sont des adresses non routables sur Internet et prévus pour une utilisation en réseau local (Intranet). Comment spécifier une adresse IP? Soit spécifier manuellement l adresse IP de la carte réseau : Soit laisser le service DHCP attribuer une adresse. Ce service est distribué par le Serveur DHCP :