Réseaux IUP2 / Introduction

Transcription

1 Réseaux IUP2 /

2 Plan Général Couche Physique: Couche Liaisons de Données Couche IP, ARP, RARP, ICMP, routage Couche Transport UDP TCP Nommage IPv6 2

3 Références Principales TCP/IP illustrated: the Protocols Volume 1 W. Richard Stevens Addison-Wesley TCP/IP 4 ème édition Douglas Comer Dunod Réseaux 4 ème édition Andrew Tanenbaum Pearson Education 3

4 Références Principales (suite) Programmation et Communication Sous Unix Jean-Marie Rifflet, Jean-Baptiste Yunès Dunod Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet, James F. Kurose, Keith W. Ross Addison Wesley 4

5 : plan Usage des réseaux Problèmes à résoudre Protocoles Modèles Commutation Structure Internet Organismes 5

6 Usage des réseaux Applications professionnelles Partager des ressources Ex: imprimantes, accès distant à une base de données, Communication Ex: mail, vidéo-conférence, commerce électronique Modèle Client-Serveur 6

7 Modèle Client-Serveur Client Client Réseau S E R V E U R 7

8 Modèle Client-Serveur Requête: t'as pas cent balle? Processus serveur Client Processus client Réseau S E R V E U R Réponse: Si bien sûr! 8

9 Usage des réseaux Applications personnelles Accéder à des informations distantes Ex: Sites web Communication Ex: Mail, Messagerie instantanée, Bavardage Échanges Ex: Peer-to-peer (poste à poste) Jeux Commerce électronique 9

10 Peer-To-Peer Courtesy Tanenbaum 10

11 Types de «commerce» en ligne Nom Modèle commercial Exemple B2CBusiness to Consumer B2B Business to Business G2CGovernment to Consumer C2CConsumer to Consumer P2PPeer to Peer Entreprise à Client Entreprise à Entreprise Gouvernement à consommateur Consommateur à consommateur Egalitaire Vente de CD, DVD livres Compagnie aérienne à fournisseur de fuel Accès aux formulaires fiscaux Vente aux enchères Partage de fichiers 11

12 Usage des réseaux Utilisations nomades Ordinateurs portables PDA: Personal Digital Assistant Téléphone portable (WAP) Sans fil Mobile Exemples Non Non Ordinateurs de bureau Non Oui Ordinateur portable connecté par téléphone Oui Non Réseaux dans immeubles anciens sans câblage Oui Oui PDA pour inventaire, WiFi aéroports 12

13 Usage des réseaux Utilisations nomades Personal Area Network Ex: Montres Linux, cartes à puce Ubiquité Ubiquitous computing - Poussière intelligente -Smart dust- Habits intelligents - Wearable devices- 13

14 : plan Usage des réseaux Problèmes à résoudre Protocoles Modèles Commutation Structure Internet Organismes 14

15 Problèmes à résoudre Connecter les machines Support physique, Topologie (schéma de câblage) Tour de Babel: Machines hétérogènes Partager les connexions entre plusieurs utilisations simultanées 15

16 Liaison et Topologie Communication entre deux machines Liaison point à point Transfert d'informations Bidirectionnel, simultané ou pas Ordinateur Ordinateur Media Informations transmises 16

17 Liaison et Topologie Communication point à point entre plusieurs machines Nombreuses liaisons, difficulté de câblage Impossible si le nombre de machines est grand Ordinateur Ordinateur Ordinateur Ordinateur Media Media Media Media Media Media 17

18 Liaison et Topologie Ne pas inter-connecter toutes les machines directement: Pour envoyer une information de OIE à POULE, il faut la faire transiter par CANARD Trouver le chemin entre émetteur et destinataire: routage Ordinateur OIE Ordinateur CANARD Ordinateur POULE Ordinateur DINDE Media Media Media 18

19 Liaison et Topologie Communication entre plusieurs machines Réseau à diffusion Câblage simple Envoi direct d'une machine à toutes les autres Ordinateur OIE Ordinateur CANARD Ordinateur POULE Ordinateur DINDE paquet 19

20 Caractéristiques physiques Le médium utilisé pour relier les machines: Point à point / Diffusion Fiabilité (Ex: sensibilité aux parasites électriques) Distance maximum (Ex: amortissement du signal) Transfert bidirectionnel simultané ou non Nombre de machines connectées Débit (mesuré en Kbs, Mbs, Gbs, Tbs) Kilo, Mega, Giga, Tera bits par seconde 20

21 Débit Nombre d'éléments d'information transmis par unité de temps Baud: mesure du nombre de symboles transmis par seconde dans un signal modulé Ex: modem à 2400 bits/sec transmet à 600 bauds s'il utilise la modulation d'amplitude en quadrature de phase (4 bits transmis par période du signal) Du nom d'emile Baudot (1845/1903) Bande passante, par généralisation 21

22 Temps de transfert / latence Le débit n'est pas tout! 1 bande magnétique: 200 Giga Octets 1000 bandes: 60 cm x 60 cm x 60 cm ~ 200 Tera octets Transportées en une heure sur la route Débit de 400 gigabit/sec!!! Coût: environ 0,03 / gigaoctet Aucun réseau ne peut rivaliser Temps entre envoi et réception: 1 Heure Même pour quelques octets! 22

23 Classification par taille Distance entre processeurs Nom 1m Un mètre carré Réseau personnel PAN 10m 100m 1km Emplacement des processeurs Une salle Un immeuble Un campus }Réseau Local LAN 10km Une ville Réseau métropolitain MAN 100km 1.000km Un pays Un continent }Réseau longue distance WAN km Une planète Internet 23

24 Réseaux Locaux: LAN Local Area Network Taille restreinte Délai transmission maximum borné Très souvent: câble unique permettant connecter toutes les machines, diffusion information Très souvent: Ethernet (IEE 802.3) Débits usuels: 10Mbit/s, 100Mbit/s, 1 ou 1O Gbit/sec 24

25 Réseaux locaux à diffusion Réseau à diffusion en bus: Ethernet, Fibres optiques Réseau à diffusion en anneau: Token Ring 25

26 Réseaux Métropolitains: MAN Metropolitan Area Network Souvent basé sur câblage télévision Sans fil: IEEE Courtesy Tanenbaum 26

27 Réseaux Longue Distance: WAN Wide Area Network Hôtes reliés par sous-réseau de communication LAN sous-réseau routeur 27

28 Réseaux Sans Fil Bluetooth (a) Réseau local (b) Réseau longue distance via satellite Courtesy Tanenbaum 28

29 Problèmes à résoudre Connecter les machines Support physique, Topologie (schéma de câblage) Tour de Babel: Machines hétérogènes Partager les connexions entre plusieurs utilisations simultanées 29

30 Représentations Mémoire Exemple: valeur Hexa 0DEADBEEF MSB (Most Significant Byte) DE LSB (Least Significant Byte) EF Big-Endian Ex: Sparc, Little-Endian Ex: Intel Adresses DE AD BE EF Adresses EF BE AD DE 30

31 Échanges entre machines Ordinateur Big-Endian UNI Media Ordinateur Little-Endian INU Données: La chaîne UNI sera vue comme INU sur l'autre machine. Programmes: Les jeux d'instructions diffèrent, impossible de transmettre un programme exécutable (sauf interprété: Java) 31

32 Problèmes à résoudre Connecter les machines Support physique, Topologie (schéma de câblage) Tour de Babel: Machines hétérogènes Partager les connexions entre plusieurs utilisations simultanées 32

33 Concurrence entre machines DINDE peut recevoir et avoir à traiter des requêtes en provenance simultanée de CANARD (OIE) et POULE. Ordinateur OIE Ordinateur CANARD Ordinateur POULE Ordinateur DINDE Media Media 33

34 Concurrence entre applications Plusieurs applications accèdent au réseau simultanément (Ex: Mail, EMule sur POULE) Le serveur de Mail doit fournir son service à plusieurs clients simultanément Browser Mail ftp Mail Mail emule Serveur Mail Ordinateur OIE Media Ordinateur CANARD Ordinateur POULE Media Ordinateur DINDE 34

35 : plan Usage des réseaux Problèmes à résoudre Protocoles Modèles Commutation Structure Internet Organismes 35

36 Logiciels Réseaux: Rôles Adressage: comment trouver le destinataire Contrôle d'erreur: Gérer les erreurs dues aux transmissions, gérer les pertes Contrôle de flux: Réguler le traffic Multiplexage: Gérer plusieurs demandes / transferts Routage: Acheminer les données à destination 36

37 Logiciels Réseaux: Couches Problèmes complexes: Découper en problèmes, responsabilités élémentaires Notion de couches Chaque couche Traite un problème particulier S'appuie sur le service offert par une couche inférieure Offre un service à la couche supérieure Dialogue avec la couche correspondante sur l'autre machine: PROTOCOLE 37

38 Exemples de Protocole Humain: Question: "How do you do?" Réponse: "How do you do?" Entre machines: Requête: "Envoyer la page web index.html" Réponse: "<html> <head>... </html> OU Réponse: "Error 404" 38

39 Piles de protocoles Machine foo Machine bar Couche 4 Protocole niveau 4 Couche 4 Interface entre couches 3 et 4 Interface entre couches 3 et 4 Couche 3 Protocole niveau 3 Couche 3 Interface entre couches 2 et 3 Interface entre couches 2 et 3 Couche 2 Protocole niveau 2 Couche 2 Interface entre couches 1 et 2 Interface entre couches 1 et 2 Couche 1 Protocole niveau 1 Couche 1 Liaison physique 39

40 Piles de Protocoles Courtesy Tanenbaum 40

41 Hiérarchie de Protocoles Encapsulation Couche 5 Msg Protocole Msg Couche 4 H4 Msg H4 Msg H3 H4 M1 H3 M2 H3 H4 M1 H3 M2 H2 H3 H4 M1 T2 H2 H3 M2 T2 H2 H3 H4 M1 T2 H2 H3 M2 T2 Fragmentation 41

42 Services et Protocoles Couche K+1 Service rendu par la couche K à la couche K+1 Couche K+1 Couche K Protocole entre couches K Couche K Utilise le service rendu par la couche K-1 Couche K-1 Couche K-1 42

43 : plan Usage des réseaux Problèmes à résoudre Protocoles Modèles Commutation Structure Internet Organismes 43

44 Modèles de référence Modèle OSI de l'iso!!! Open System Interconnection Modèle TCP/IP Comparaison «Critique du modèle OSI» Critique du modèle TCP/IP 44

45 Le Modèle OSI Application Protocole Application Application APDU Présentation Protocole Présentation Présentation PPDU Session Protocole Session Session SPDU Transport Protcole Transport Transport TPDU Réseau Réseau Réseau Réseau Paquet Liaison Liaison Liaison Liaison Trame Physique Physique Physique Physique Bits 45

46 Modèle TCP/IP initial Applications: Telnet, FTP,... Transport: UDP ou TCP Réseau: IP Physique et Liaison de données 46

47 TCP/IP et OSI Modèle OSI Couche Application Couche Présentation Couche Session Couche Transport Couche Réseau Couche Liaison Couche Physique Modèle TCP/IP Couche Application Rien! Rien! Couche Transport Couche Réseau Couche Hôte-réseau Modèle OSI : 7 couches TCP/IP d'origine : 4 47

48 Modèle OSI Concepts fondamentaux Distinction claire entre Erreurs: Service Interface Protocole Mauvais moment, Trop (de) politique Lacunes technologiques, Mauvaises implémentations 48

49 Modèle TCP/IP Problèmes: Couche Host to Network mal définie Pas de couche physique ni de couche liaison Pas un modèle général Services, Interfaces, Protocoles pas séparés Protocoles «mineurs» fortement imbriqués 49

50 Modèle Hybride Couche Application Couche Transport Couche Réseau Couche Liaison Couche Physique 50

51 : plan Usage des réseaux Problèmes à résoudre Protocoles Modèles Commutation Structure Internet Organismes 51

52 Commutation Circuits ou Paquets Circuits: monde de la téléphonie (et OSI) Paquets: monde Internet / IP Message (pour mémoire) Circuit: établissement d'un chemin entre émetteur et récepteur pour la durée des échanges (modèle téléphonique) Paquets: acheminement individuel de chaque paquet (modèle postal) 52

53 Commutation par Circuits Ex: Appel téléphonique transport d'un signal analogique de bout en bout Réservation de ressources le long d'un chemin 53

54 Commutation par Circuits Initialisation nécessaire avant de pouvoir transférer des données Si pas possible => échec Ex: signal occupé sur un téléphone Qualité du service garantie une fois circuit établi Ressource du circuit inutilisée si inactif 54

55 Commutation par paquet Ressources du réseau partagée entre les utilisateurs Pas de besoin => pas d'utilisation des ressources Demande peut excéder l'offre => congestion à certains noeuds Ex: Trop de lettres à un centre de tri 55

56 Commutation Par circuit Par message Par paquet Demande d'appel Msg Signal appel établi Données Délai de propagation Msg P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3 File d'attente Msg Émetteur R1 R2 Récepteur Émetteur R1 R2 Récepteur Émetteur R1 R2 Récepteur 56

57 Circuits vs Paquets Caractéristiques Établissement d'appel Commutation de circuits Oui Commutation de paquets Oui ou Non Route unique Oui Oui ou Non Arrivée ordonnée Oui Oui ou Non Panne routeur => fin de communication Oui Non Bande passante Fixe Variable Congestion A l'établissement du circuit Transmission chaque paquet 57

58 Circuits vs Paquets Caractéristiques Gaspillage bande passante Transmission mode différé Commutation de circuits Possible Non Non Oui Transparence Oui Non Facturation Temps Volume Commutation de paquets 58

59 : plan Usage des réseaux Problèmes à résoudre Protocoles Modèles Commutation Structure Internet Organismes 59

60 Internet Service Provider Niveau 1 Interconnexion privée entre fournisseurs (Private peering) Point d'accès des réseaux publiques (NAP) 60

61 Internet Service Provider Niveau 2 ISP Niv 2 ISP Niv 1 ISP Niv 2 ISP Niv 2 ISP Niv 1 ISP Niv 1 ISP Niv 2 ISP Niv 2 ISP Niv 2 ISP Niv 2 61

62 Internet Service Provider Niveau 3 ISP Niv 2 ISP Niv 1 ISP Niv 2 ISP Niv 2 ISP Niv 1 ISP Niv 1 ISP Niv 2 ISP Niv 2 ISP Niv 2 ISP Niv 2 ISP Niv 3 ISP Niv 3 ISP Niv 3 62

63 : plan Usage des réseaux Problèmes à résoudre Protocoles Modèles Commutation Structure Internet Organismes 63

64 Principaux Organismes ISO (a publié standard OSI) ITU International Standard Organisation Dépend de l'onu Sections: France: AFNOR, USA: ANSI International Telecommunication Union 64

65 Principaux Organismes IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Edite les normes IEEE 802 (ethernet, wireless) IETF Internet Engineering Task Force en fait, groupe de l'isoc (Internet Society) Publie les RFC internet (Request for Comments) 65