Introduction aux réseaux

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1 Introduction aux réseaux Présentation de TCP/IP et de la programmation. Julien OLIVAIN LSV - ENS de Cachan

2 Plan Introduction générale. Protocoles de communication. Organisation en couches. Cas pratique d et. Équipements et composants d un réseau. Programmation système réseau: - Interface de programmation. - Modèles client-serveur. - Réalisation d une messagerie temps-réel.

3 Protocoles de communication réseau Un protocole est un ensemble de règles et de codes conçus pour l échange de données entre deux équipements reliés par une ligne de communication. ( langage). Les protocoles fournissent généralement des services particuliers, en plus de l échange de données: Recherche d un chemin vers un réseau (routage) Recherche d une adresse Gestion de flot de données Vérification d intégrité Correction d erreurs Sécurité (chiffrement)...

4 Couches ISO/OSI International Standard Organization s Open System Interconnect 7 Application 6 Presentation 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Data Link Physical Application protocols: ftp, telnet, ssh, htt, smtp, etc... Data translation: Bit order, Byte order, Character set, etc... Provide control of session between hosts : establishment, transfer, release (session identifier, socket) Provide transmission control service, error recovery and segmentation: TCP, SX, NetBEUI, etc... (Data unit: segment) Send data through multiple systems between two hosts: IP, IPX, DDP, etc... (Data unit: Packet) Low level communication protocol: Ethernet, TokenRing, FDDI, Kermit, Z Modem, etc... (Data unit: Frame) Twisted Pair Cables, Fiber Optic, Radio Frequency Links, etc... (Data unit: Signals, modulations, etc...)

5 %!! & & ) et " $ #" Cas pratique d est un protocole couche lien (2), ), de couche réseau (3), IP ( ), de couche (4). & ( ' TCP (

6 Encapsulation des protocoles TCP/IP user data application header user data TCP header application data TCP segment IP header TCP header application data IP datagram Ethernet header IP header TCP header application data Ethernet trailer Ethernet frame *

7 Hiérarchie des protocoles HTTP SMTP FTP SSH... DNS SNMP TFTP NFS... Application layer TCP UDP Transport layer ICMP IP IGMP Network layer ARP Data Link RARP Link layer Media Physical layer +

8 !! " $ #" En-tête bits destination MAC address 4 bits source MAC address 6 bits type data,

9 En-tête IP bits version 4 bits hdr len bits type of service (TOS) 6 bits total length (bytes) bits time to live 6 bits identification 3 bits flags bits protocol 6 bits checksum 32 bits source ip address 3 bits fragment offset standard IP header = 20 bytes 32 bits destination ip address options (if any) data -

10 En-tête UDP bits source port 6 bits destination port 6 bits length 6 bits checksum data.

11 En-tête TCP bits source port 6 bits destination port 4 bits hdr len 6 bits reserved URG 32 bits sequence number 32 bits acknowledgement number ACK PSH RST SYN FIN 6 bits window size 6 bits checksum 6 bits urgent pointer standard TCP header = 20 bytes options (if any) data

12 Protocole TCP (couche 4) TCP connection establishment Client socket() connect() (connect blocks) SYN j Server socket() bind() listen() accept() (accept blocks) SYN k, ACK j+ (connect returns) ACK k+ (accept returns) ACK j+ ACK k+

13 %!! " $ #" Cas pratique d et Exemple d une connexion HTTP. Exemple d un envoi de mail.

14 Équipements composant un réseau Internet Router Switch Hub Host D E F A B C Principaux équipements

15 Configuration réseau minimale De quels paramètres a-t-on besoin pour faire fonctionner le réseau? Adresse IP ( ) Masque de sous-réseau ( ) Passerelle par défaut ( ) Nom de machine (myhost) Serveur de noms (DNS ) )

16 Exemple complet d une connexion 2 Internet host2 3 host 4 DNS *

17 > 7 : 9 0 Outils de diagnostic réseau /65 0 /02 34 > 7= 4 :3 /5 BC :3 7 > 3A > >?24 > Outil de configuration des interfaces réseau. Outil de configuration du cache d adresses IP/ARP. Affiche le nom de la machine locale. Test de connectivité (message ICMP ECHO/REPLY). Outil de requête d un serveur de noms (DNS). (obsolète). Outils de requête d un serveur de noms (DNS). Outil de diagnostic des connexions réseau courantes. Affiche la route utilisée entre la machine locale et une destination. Connexion d un terminal via un réseau. HH DEGF sécurisé. Transfert de fichiers. +

18 K JI Programmation système et! I L " Une (en: prise, embout) représente un point d attache vers un canal de communication réseaux. L interface des permet de faire abstraction des protocoles de communication bas-niveau qui seront gérés automatiquement par le système d exploitation.,

19 @ 3 CC CC 3! I L " K JI Appels système pour les XZY? > U W9 VU 7 3= C T S PRQ M ON U CC7 >] \ 3 A 34 0C U T S OQ[[N O XZY?>4 3 XZY?>4 3 U CC\7 3 A `U T S _QOO ^ XY 3A 4 > /ba 0eA U \ /C 3 ] 0C U T d c ^Q > /ba XY 3A 4 > /a 0eA U \ /C 3 ] 34 0C U T gsq cf > /a XY?>4 3 U CC7 \=W 3 A 0C U T d gg[ h 5 e7 `U T SQ[ gm i -

20 Appels système pour les JI K " I avancées M iq Q O S T 4VU 0C > \ 7> C 0C `U 0C > \j /> 0C U 0C > \>k >9 0C U A /= >] 7? \ /= >3A XY M [Q d T `U 34 ] 3 /C \= 5 U /ba >?>4 U 0?7 5 XZY M [Q dsn T `U 34 ] 3 /C \= 5 U /ba >?>4 U 0?7 5`U 34 A 3 \ 3 U 3?>4 XZY M [Q drlm m T `U 34 A = 5 C: \= 5 U 0?7 5 XY c Q On T `U ] 3 /C \ ea 0 U /a >?>4VU 0?7 5 XY c Q On oc ln T `U ] 3 /C \ ea 0 U /a >?>4VU 0?7 5`U A 3 \ 0 3= U \ 0 3=?>4 XY c Q On Ml m T `U A = 5 C: \= 5 U 0?7 5 XY oo[ S i T 0C U = C U? XZY.

21 Modèles de serveurs Communication simple: Les deux programmes communiquent et terminent. Serveur itératif: Le serveur attend, traite la requête d un client lorsqu il se connecte, puis recommence. Serveur concurrentiel: Le serveur attend, crée un nouveau processus pour traiter les requêtes des clients séparément et en parallèle. Serveur multiplexé: Le serveur attend, et traite les clients les uns après les autres.

22 Exemple de programme réseau client Recherche et configuration de l adresse du serveur à connecter. Création d une Connexion de la.....utilisation de la connexion...

23 x CC x ] x ] C CC 03> B\ xxx j Œ Exemple de programme réseau client rxqp \7 5] :7 5 U 7 T 7 = Y C ] Y ts 3 A :>Y \ >4 :3 A qpv XY T7 5] > 7= ew4 :3 > 5 :>u XY :?>4 5 : z s :>y U CC7 : s z :>y U CC7 s Tw] >= 9 W = >Y W9 7 : s z :>y /?Wu 7= 0 s XY Xqp{ T7 5] / 3 7 T :34 u 3 9 s XZY ˆ U s ƒ U ~ T } 3 u XXY 7 T] /ba U CC7 Xw] \ 3 A T T C U > 344 B\ XY v X Š 5 T=?>4 5 U = T /> C U

24 Exemple de programme réseau serveur Création d une Association de la. Activation de l écoute. à une adresse d écoute. Attente de l acceptation d une connexion....utilisation de la connexion...

25 03> = 03> e CC 03> B\ xxx > 00 03> C7> Œ Exemple de programme réseau serveur rxqp \7 5] :7 5 U 7 T 7 = 3 >4 /? B\?Y 3 /34 > B\ 34 4 Y Y ts 3 A Y /7 CC? ts 3 A s 3 XXY T /a U U Tw > >= Y ~ }s /?Wu 7= 0 s x XY 3 T9 :34 u 3 9 s x XZY ˆ U s ƒ U ~ T } 3?6u XXY T /a VU Xw \ 3 A T T?6`U C XY T?6`U >4 /? XZY /7? T /a /?>4u? XZY /?>4? w U /7 CC? Xw \ 3 A T T? U >9 7 u B\ XXY TeA /a > U 00eA T `U )

26 Bibliographie RFC790 (UDP) User Datagram Protocol RFC79 (IP) Internet Protocol RFC792 (ICMP) Internet Control Message Protocol RFC793 (TCP) Transport Control Protocol W.R. Stevens, &&Ž & ' & œ ' œ š W.R. Stevens, A. Tanenbaum, G. Pujolle, Ž' Ÿ ž Ž' Ÿ ž *

27 Introduction aux réseaux Présentation de TCP/IP et de la programmation. Julien OLIVAIN LSV - ENS de Cachan +

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