RÉSEAUX D ORDINATEURS ET INTER-RESEAUX. G. Falquet

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1 RÉSEAUX D ORDINATEURS ET INTER-RESEAUX G. Falquet 1. Historique des réseaux informatiques 2. Supports physique 3. Protocoles et niveaux d abstraction 4. Interconnexion de réseaux - Internet TCP/IP 5. Systèmes d information globaux G. Falquet CUI - Université de Genève 1

2 Historique terminaux à distance (saisie & affichage) ordinateur central (calcul, stockage) Interconnexion d ordinateurs centraux concentrateur G. Falquet CUI - Université de Genève 2

3 Réseau local Stations personnelles (calcul, saisie & affichage graphiques, stockage, bureautique) Serveurs (stockage de masse, impression, bases de données, ) G. Falquet CUI - Université de Genève 3

4 Réseaux et interréseau Réseau 1 Réseau 3 Interréseau Réseau 2 G. Falquet CUI - Université de Genève 4

5 Transmission physique de l information L information (texte, image, son, etc.) est représentée sous forme numérique binaire dans les mémoires d ordinateur. But: transmettre des chiffres binaires (bits) d un point à un autre Ordinateur Interface Signal électrique (ou optique) (ou électromagnétique) G. Falquet CUI - Université de Genève 5

6 Codage électrique Chiffre binaire signal électrique Par exemple: Volts; 1 5 Volts; durée d un bit: 0.1 ms Vitesse de transmission Nombre de bits transmis par seconde (bps) Type de support: fil téléphone, cable coaxial, fibre optique, ondes radio => qualité du signal => vitesse maximum Fil téléphonique: env bps; Fibre optique: > bps G. Falquet CUI - Université de Genève 6

7 Représentation numérique des données Codage des caractères: ASCII, ISO, Unicode, un caractère 8 bits (ISO) ou 16 bits (Unicode) p.ex. a , R Codage des textes: codes de caractères + codes spéciaux pour marques de paragraphes, sections,, les changements de fontes, de tailles, etc. Codage des images: l image est subdivisée en petits rectangles, un nombre binaire représente la couleur de chaque rectangle. Codage des sons: l onde est divisée en tranches; on calcule la hauteur de chaque tranche (numérisation) ; chaque hauteur est codée en un nombre binaire G. Falquet CUI - Université de Genève 7

8 Idée des niveaux et protocoles Il existe différents niveaux de communication (abstraction) gestionnaire: rédige un projetapplication secrétaire: tape et corrige une lettreprésentation les PTT:transportent une enveloppetransport secrétaire: ouvre une lettre et la transmetprésentation gestionnaire: prend connaissance du projetapplication un niveau demande un service au niveau inférieur chaque niveau peut ignorer les détails de fonctionnement des niveaux inférieurs chaque niveau possède son protocole de communication Même idée dans les réseaux informatiques 7 niveaux dans le standard ISO-OSI application > présentation > session > transport > réseau > ligne > physique G. Falquet CUI - Université de Genève 8

9 Niveau ligne But: transmettre de manière sûre des séquences de bits Technique: découpage en blocs, ajout d'une entête et d'un checksum pour former des trames contrôle des checksums à la réception protocole de retransmission des trames mal reçues. Protocoles: arrêt et attente: numérotation des trames, quittances, time out fenêtes tournantes: pour augmenter le débit CSMA/CD (p.ex. réseau local Ethernet): 1. écoute; 2. dès que canal libre : essai de transmissio; 3. détection de collision; 4. si collision : attente aléatoire puis nouvel essai G. Falquet CUI - Université de Genève 9

10 Protocole arrêt - attente TRANSMIS REÇU trame 1 calcul calcul = 00 OK trame 2 calcul calcul ERREUR RETRANS. G. Falquet CUI - Université de Genève 10

11 Calcul sur le contenu d un message Checksum Une petite modification du message doit provoquer une modification du checksum La probabilité de détecter une erreur est très forte mais < 1 Exemple: Code ISBN Un code ISBN est formé de 9 chiffres + un chiffre de contrôle Formule: s = 10 c c c c c c c c c 9 t = 11 (reste de la division s 11) si t = 10, remplacer par un X. Détecte toute erreur sur un chiffre G. Falquet CUI - Université de Genève 11

12 Niveau Réseau But: routage des paquets de l émetteur au destinataire Approche datagramme (p.ex. IP) les paquets peuvent prendre des chemins différents pour atteindre leur destinataire. Il faut résoudre le problème des arrivées dans le désordre Approche circuit virtuel (p.ex. X.25) une fois une route trouvée, on la garde pendant toute la durée de la communication G. Falquet CUI - Université de Genève 12

13 Routeurs Ordinateurs spécialisés de routage = choix des "branches" à employer Contiennent des tables de routages Reconfiguration des tables de routages en fonction de l état du réseau Surveillance de l état du réseau: pannes, nouveaux noeuds Calcul des chemins tables de routage Eviter que les paquets tournent en rond Eviter la congestion du réseau dest. ligne a 2 b 3 c 3 d G. Falquet CUI - Université de Genève 13

14 Routage dans les réseaux locaux type Ethernet (média passif) Chaque interface Ethernet possède un no. unique au monde Le paquet est transmis à tous les noeuds du réseau. Le paquet contient l adresse du destinataire Seul l interface du destinataire lit le paquet, les autres l ignorent 1 3 3: xyz 3: xyz 3: xyz 3: xyz 4 2 G. Falquet CUI - Université de Genève 14

15 Niveau Transport But: Offrir un moyen de communication sûr entre deux machines hôtes Traiter la perte des paquets par le niveau réseau Notion d'adresse de transport, no. de connexion Contrôle du flot des messages Protocole à flux de données (TCP) Etablissement d une connexion Envoi/réception de séquences de bits Protocole à datagrammes sûrs (UDP) Envoi/réception d un paquet (datagramme) Pas d établissement de connexion G. Falquet CUI - Université de Genève 15

16 Résumé de la situation TRANSPORT flux RESEAU paquets LIGNE paquets trames Ethernet IP TCP Logiciel de communication G. Falquet CUI - Université de Genève 16

17 Niveau Session et Présentation But: Uniformisation des données à transmettre, services de haut niveau Comprend: Compression - Améliorer le débit de la communication - Essentiel pour le son et l image Encryptage: aucun média de communication n est sûr! - Cryptage à clé secrète: DES - Cryptage à clé publique: RSA - Authentification: comment signer électroniquement un document? Conversion des codes - Les codes IBM, Apple, Unix, etc. sont en général différents - Différentes normes de codage des sons, images, animations G. Falquet CUI - Université de Genève 17

18 Niveau application C est le niveau visible par l utilisateur. Il est constitué par les applications que chacun utilise dans son travail. Certaines sont standardisées, d autres sont propres à un fournisseur ou à une organisation. Protocoles Transfert de fichiers (ftp) Serveurs de fichiers (NFS, Novell, AppleShare, ) Courrier électronique (POP, SMTP, X.400, ) Forum (news) Transfert d hypertextes (http) Applications Copie de fichiers (XferIt, etc.) Courrier (Eudora, MS Mail, ) Netscape, Explorer, G. Falquet CUI - Université de Genève 18

19 Transfert de fichier (p.ex. ftp) Problème: le transfert bit pour bit entre deux machines n est pas toujours satisfaisant: différents codages des caractères (ISO, Apple, IBM) différents codages des marques (fin de ligne) (Unix, Mac, DOS) différents codages des nombres (32-bits, 48-bits, ordre différent, etc.) etc. Les protocoles de transfert peuvent résoudre certaines problèmes mais pas tous! Il faut les renseigner sur le contenu des fichiers (binaire pur, texte, ) Les protocoles permettent d accéder au répertoire des fichiers G. Falquet CUI - Université de Genève 19

20 Transfert de courrier électronique (p.ex. SMTP, POP) Recherche de l adresse réseau correspondant à un nom de boîte aux lettres Insertion du texte et des annexes dans une enveloppe (transformations des codes) Station origine Station destination AU ATC Agent utilisateur (Eudora) Agent de transfert du courrier ATC AU ATC MSM MSM couches inférieures du réseau G. Falquet CUI - Université de Genève 20

21 Serveurs de fichiers Stockage des fichiers sur une machine à grande capacité Donner l illusion que le fichier est sur un disque local du client => l utilisateur travaille exactement comme avec un fichier de son disque local Gérer les conflits d accès multiples, les incohérences Composants du dialogue Ouvrir un fichier Lire une portion d un fichier Ecrire dans un fichier Fermer un fichier Obtenir la liste des fichiers d un répertoire etc. Protocoles Novell NetWare, Sun NFS, AppleShare G. Falquet CUI - Université de Genève 21

22 Interconnexion de réseaux Existence de nombreux réseaux besoins particuliers moyens limités ou grands différents fournisseurs, différentes technologies, Besoin de communiquer entre réseaux Mais impossibilité de créer un grand réseau uniforme => création d une norme d interconnexion de réseaux Objectifs: uniformité de l adressage égalité des réseaux égalité des ordinateurs bonnes performance extensibilité G. Falquet CUI - Université de Genève 22

23 Datagramme Adressage IP: Niveau réseau de OSI Protocole Internet (IP) paquet d information (taille limitée) à transmettre adresses uniques au niveau mondial (IP numbers) => gestion de l attribution des numéros utilisation de noms en clair (cuimac30.unige.ch) et d un service (Domain Name Server) qui fournit les no. IP correspondants ( ) Gateways ordinateurs de liens entre réseaux les paquets IP peuvent être transportés à l intérieur de paquets d autres protocoles (SNA, DECNet, X.25) G. Falquet CUI - Université de Genève 23

24 Abstraction Internet Comment le réseau apparaît Comment il est Ra Rd Rb Rc G. Falquet CUI - Université de Genève 24

25 Configuration Générale d un Noeud Internet (PC, Mac) Mosaic NetScape XferIt DOS/Windos HTTP FTP NetBios NFS TCP/IP Ethernet Interface tn3270 TELNET Eudora SMTP POP G. Falquet CUI - Université de Genève 25

26 Applications de recherche et navigation Recherche de documents (WAIS) serveurs de documents très rapides serveur des serveurs de fichiers (Archie) répertoire mondial des logiciels disponibles par ftp d adresses (X.500 base de donnée répartie d adresses électroniques Navigation hiérarchique (Gopher) hypertextuelle (http de World Wide Web) -> envoi d un nom de document à un serveur <- réception du document -> envoi de mots clés à rechercher <- réception des documents correspondants G. Falquet CUI - Université de Genève 26

27 Application: World Wide Web (WWW) Un hypertexte mondial, techique client-serveur Hyperdocuments Identifiés par un URL unique au monde Texte marqué + images + son Ancres = partie de texte faisant référence à un autre document (URL) Serveur http Reçoit une demande d URL (p.ex. Cherche le document et le transmet au client Client Demande un URL à un serveur Affiche le document selon les indications de marquages Analyse les entrées de l usager (clicks souris, frappe clavier) Protocoles: HTTP (mais aussi FTP, Gophe, WAIS, NNTP, Telnet!) G. Falquet CUI - Université de Genève 27

28 WWW Principe Client-Serveur G. Falquet CUI - Université de Genève 28

29 G. Falquet CUI - Université de Genève 29