Cours.1 - Le réseau. Utilisation du réseau : le web, le mail, le chat,... Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 1

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1 Cours.1 - Le réseau Utilisation du réseau : le web, le mail, le chat,... Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 1

2 Ch.1-1. Principes sous-jacents Action d'un protocole pour dialoguer entre les machines Existence d'un réseau Comprenant une multitude d'interconnexions Comprenant des partages de connexions Qu'il faut adresser et router Qu'il faut installer, configurer et sécuriser. Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 2

3 Ch.1-2. Pourquoi des réseaux Avant, informations centralisées sur une machine Coût trop important Performances médiocres Solution : multiplication de machines en réseau Difficultés : Echanger des informations entre des machines De manière simple, rapide, Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 3

4 Normaliser 2 stratégies Information envoyée de façon complète Grand risque d'erreurs Information fragmentée en petits morceaux (paquets) Commutation de paquets Découpage des problèmes en 7 couches Solution pour chaque couche Solutions techniques indépendantes pour chaque couche Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 4

5 Ch.1 3. Modèle OSI de l'iso 7 Application 6 Présentation 5 Session 4 Transport 3 Réseau 2 Liaison 1 Matériel HTTP, HTTPS, SMTP, SNMP, FTP, SSH, NFS... SMB, AFP... RPC, NetBios... TCP, UDP... IP (IPv4 ou Ipv6), ARP, ICMP... Ethernet, HDLC, Wi-Fi, Bluetooth... Techniques de codage du signal pour la transmission

6 Modèle OSI : couche 1 Matériel Support physique pour le réseau Gestion des problèmes strictement matériels Précision de toutes les caractéristiques Exemple : Câble, Communications hertziennes, Fibre optique... Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 6

7 Modèle OSI : couche 1 Matériel Câble Type (coaxial, paire torsadées,...) Si un blindage est nécessaire Type du signal électrique envoyé (tension, intensité...) Nature des signaux (carés, sinusoïdaux,...)... Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 7

8 Modèle OSI : couche 1 Matériel Communications hertziennes Fréquences Type de modulation (Phase, Amplitude,...)... Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 8

9 Modèle OSI : couche 1 Matériel Fibre optique Couleur du laser Section du câble Nombre de brins... Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 9

10 Modèle OSI : couche 2 Liaison Identification de 2 stations sur le même support physique (cf. couche1) Assignation d'une adresse physique Cas des réseaux ethernet MAC Adress Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 10

11 Modèle OSI : couche 3 Réseau Rôle de cette couche Trouver un chemin pour acheminer un paquet entre 2 machines qui ne sont pas sur le même support physique Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 11

12 Modèle OSI : couche 4 Transport Rôle de cette couche La couche transport doit permettre à la machine source de communiquer directement avec la machine destinatrice Communication de bout en bout (end to end) Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 12

13 Modèle OSI : couche 5 Session Rôle de cette couche Transmettre les informations de programmes à programmes Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 13

14 Modèle OSI : couche 6 Présentation Rôle de cette couche A ce niveau, on doit se préoccuper de la manière dont les données sont échangées entre les applications Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 14

15 Modèle OSI : couche 7 Application Rôle de cette couche On trouve les applications qui communiquent ensemble Courrier électronique, Transfert de fichiers, Outils pour le Chat, Navigateurs... Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 15

16 Ch.1 4. Architecture des réseaux Câblage en mailles Câblage en bus Câblage en anneau Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 16

17 Ch Architecture des réseaux Câblage en mailles Chaque machine est reliée à toutes les autres par un câble Plus utilisé Trop couteux en câbles N machines => n(n 1)/2 câbles Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 17

18 Ch Architecture des réseaux Câblage en bus Chaque machine est reliée à un câble appelé bus Utilisation d'un système CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) Accès multiple avec détection de porteuse et détection de collisions. Exemple : câblage Ethernet Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 18

19 Architecture des réseaux Câblage en bus Chaque machine écoute le câble (cs) Si porteuse CS, la machine attend la fin de la communication pour émettre ses données Toutes les machines reçoivent les données et décident de garder ou de jeter les données (au niveau de la couche 2) Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 19

20 Ch Architecture des réseaux Câblage en anneau Les informations circulent toujours dans le même sens Les données sont envoyées d'une machine à une autre jusqu'à la source La machine qui émet dispose d'un jeton et le repasse à la machine suivante à la fin de l'émission Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 20

21 Ch Architecture des réseaux Câblage en étoile Toutes les informations passent par la machine au centre de l'étoile Les données sont redirigées vers le destinataire par la machine centrale Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 21

22 Ch Architecture des réseaux Avantage et inconvénients Maille : trop couteux, plus utilisé Bus : 2 machines peuvent monopoliser le câble Ne convient pas en environnement temps réel Très utilisé Anneau : peut convenir en environnement temps réel Pbe de panne si une machine tombe Etoile : point faible le centre de l'étoile Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 22

23 Ch.1-5-Architecture actuelle des réseaux Etoile et Bus : Le centre du réseau est un appareil actif ou toutes les machines sont concentrées (Ethernet XXX BT) L'élément actif recopie les données sur chacun des câbles (téléphonie, Ethernet... Câblage de plus en plus répandu => C'est le cas de la technologie Ethernet Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 23

24 Ch.2-1 : Ethernet - Couches 1 & 2 Physique et Liaison Le cas de la technologie Ethernet Topologie de type bus Origine du câble 10B5 xby : 10B2, 10BT, 100B2 ou xxbf... X : Bande passante du réseau (Mbits/s) B : Modulation de base Y : Type de câble Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 24

25 Ch.2-1 : Ethernet - Couches 1 & 2 Physique et Liaison Le cas de la technologie Ethernet : xby Y définit le type de câble 5 : coaxial de 1,7 cm de diamètre (gros Ethernet) 2 : coaxial de 0,8 cm de diamètre (Ethernet fin, cheapernet), fut un standard pendant plusieurs années T : 2 paires torsadées avec connecteur RJ45 F : Fibre optique Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 25

26 Ch.2-1 : Ethernet - Couches 1 & 2 Physique et Liaison La technologie Ethernet : 10BT, 100BT, 1000BT Câblage de type étoile concentré sur un élément actif (Switch, hub,...) Principe CSMA/CD Catégorie du câble 3 : 1O Mbits/s (téléphonistes : 2 paires) 4 paires : 5 : 100 Mbits/s et 1Gbits/s (classe D) => 100M 6 : 1000 Mbits/s Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 26

27 Ch.2-1 : Ethernet - Couches 1 & 2 Physique et Liaison L'élément actif : carte réseau d'une machine Connectique de type RJ45, Coaxial... Débit de la carte 1O Mbits/s, 100 Mbits/s, 1Gbits/s, 10Gbits/s Adresse physique de la carte MAC : Media Access Control (couche 2) HWaddr 00:15:f2:b5:87:63 Carte PCI, PCMCIA... Réseau filaire, sans fil... Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 27

28 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau Le rôle Trouver un chemin pour faire communiquer 2 machines situées sur des réseaux différents interconnectés. Plusieurs protocoles normalisés Le plus utilisé est le protocole TCP/IP Ne suit pas le modèle OSI car il est antérieur à la normalisation Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 28

29 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau Le protocole TCP/IP Issu de la réflexion de chercheurs américains suite à un problème posé par l'armée américaine Trouver un moyen pour que les données aboutissent d'une machines à un autre même si le chemin (route) emprunté auparavant a été coupé IP : Internet Protocol ou Interconnected Network Protocol (application) TCP : Transport Control Protocol Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 29

30 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau Le protocole TCP/IP Intègre beaucoup d'autres protocoles ICMP, IGP, FTP, SFTP, SMTP, HTTP,... L'OS (Operating System) intervient dans toutes les couches contrairement à la norme OSI (>= 4) Plusieurs millions de machines interconnectées A l'origine des systèmes Unix (Université de Berkeley) Interface des sockets Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 30

31 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau Le protocole TCP/IP vu en couche 5 - [ Application ] [ Transport ] TCP, UDP couche 4, 5 OSI 3 - [ Interconnexion ] IP [ Interface avec le réseau ] couche 3 OSI [ Matériel ] couche 1,2 OSI Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 31

32 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau TCP/IP : Identification des machines Adresse IP codé sur 4 octets ( 0 à 255 ) La machine d'@ w.x.y.z La machine d'@ z du réseau w.x.y.0 La machine d'@ y.z du réseau w.x.0.0 La machine d'@ x.y.z du réseau w La façon de lire IP permet d'optimiser la façon de calculer les routes (routage). La décomposition IP réseau + machinene se fait pas au hasard Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 32

33 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau TCP/IP : Les différentes classes d'adresses L'adresse réseau est de type w.x.y.z L'attribution des adresses de réseau se fait selon la taille du réseau Classe Valeur réseau Nb réseaux nb max machines A 0 à 127 sur 1 octet B 128 à 191 sur 2 octets C 192 à 223 sur 3 octets D 224 à 239 E 240 à 255 Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 33

34 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau TCP/IP : Les différentes classes d'adresses La classe E est réservée pour des extensions futures La classe D est la classe de diffusion de privées de classe A de à privées de classe B à privées de classe C à Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 34

35 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau TCP/IP : Passage IP physiques L'@ IP est logique indépendante du matériel L'@ physique (Media Access Control) dépendant du m&tériel est unique En dehors du réseau local, c'est l'@ logique qui est utilisée Dans le réseau local (LAN), il faudra faire la translation de l'@ logique physique pour atteindre le média. Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 35

36 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau TCP/IP : Passage IP physiques La table Table de correspondance IP <=> MAC Trop lourd à gérer La conversion directe Méthode impossible sur un réseau Ethernet La conversion dynamique (ARP : Adress Resolution Protocol) Solution envisagée Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 36

37 Ch.2-2 : Couche 3 - Réseau TCP/IP : Passage IP physiques ARP : Adress Resolution Protocol Sur le réseau local, on ne connait que l'@ logique Broadcast sur le réseau demandant l'@ MAC logique RARP : Reverse Adress Resolution Protocol Serveur dédié pour MAC logique Protocole tftp, bootp... Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 37

38 Ch.2-3 : Couche 4 Routage IP La couche INTERCONNETION délivre des datagrammes (ou informations) à travers les réseaux RIP : Routing Information Protocol Logiciel routed développé par l'université de Californie (Berkeley) Valable pour des petits réseaux EGP : Exterior Gateway Protocol Utilisé par des réseaux fédérateurs Passerelles extérieures Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 38

39 Ch.2-3 : Couche 4 Routage IP Conclusion IP envoie des datagrammes de machines à machines IP garantie qu'il fera tout son possible pour envoyer le datagramme IP peut détruire un datagramme IP ne garantie pas qu'un datagramme émis arrive à l'identique sur l'autre machine IP est un protocole en perpétuelle évolution IP ne fixe pas seul les routes (DGGP, RIP,...) Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 39

40 But : Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms Aprés avoir trouver la route, l'information arrive à destination de la machine. Cette information est destinée à un applicatif qui fonctionne sur cette machine Le problème est d'identifier cet applicatif Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 40

41 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms Identification des applicatifs : Un applicatif est un programme, un processus, un job, une application... mais diffèrent d'un système d'exploitation à un autre La solution est d'utiliser un numéro avec une technique de rendez-vous Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 41

42 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms Les ports TCP/IP Un port TCP/IP est un N de service quelque-soit l'os sur une machine Le N de port est vu comme un lieu de rendez-vous Le problème pour un client est donc de connaître le N de port à joindre sur le serveur Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 42

43 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms Affectation des ports 2 catégories Les ports affectés/réservés (Well Known Ports) de 0 à 2048 ( voir /etc/services sous Linux ) Les ports libres dont on ne connait pas les services associés de 2048 à Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 43

44 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms Etablissement d'une communication client/serveur Un client veut contacter un serveur L'OS affecte au client un N de port non défini (>2048) Le client qui a réussi à atteindre le serveur, lui demande un service lié au N de port de connexion 2 protocoles normalisés de la couche transport UDP (User Datagramm) TCP (Transport Control Protocol) Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 44

45 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms Protocoles normalisés : UDP (User Datagramm Protocol) Datagramme de l'utilisateur vers le client sans mode connecté Risque de pertes de données Très peu sécurisé et connexion/déconnexion pour chaque datagramme Si datagrammes fragmentés, c'est l'applicatif qui doit corriger Très simple à mettre en oeuvre Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 45

46 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms Protocoles normalisés : TCP (Transport Datagramm Protocol) Protocole dit de bout en bout (End to End) TCP gère les contrôles Protocole complexe, acquittement des données Les données sont certains d'être arrivées à bon port Protocole en mode connecté Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 46

47 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms La résolution de noms TCP/IP ne donne pas de méthode pour associer un nom de machine à logique Protocole DNS ( Domain Name Server) Avant, tables statiques dans /etc/hosts Maintenant, serveur DNS Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 47

48 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms La résolution de noms : DNS Système de noms hiérarchisés Le nom qualifié ou complet s'appelle FQDN smtp.lgep.supelec.fr Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 48

49 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms Arborescence du DNS. com mil edu gov arpa org us fr uk supelec inria u-psud lgep proxy www smtp Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 49

50 Ch.2-4 : Couche 5 Transport et résolution de noms La résolution de noms : DNS Système de noms hiérarchisés Le nom qualifié ou complet s'appelle FQDN smtp.lgep.supelec.fr Olivier HUBERT - LGEP/CNRS 50