2A-SI - Réseaux : Modèles d architecture réseau

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1 2A-SI - Réseaux : Modèles d architecture réseau Stéphane Vialle Stephane.Vialle@supelec.fr 1 Modèles d architecture réseau 1. Caractéristiques des modèles en couche 2. Principes du modèle OSI 3. Principe du modèle TCP/IP 4. Notions de mode de communication 5. Notions de protocole de communication 6. Importance des normes 2

2 Réseaux 1 - Caractéristiques des modèles en couches 3 Caractéristiques des modèles en couches Structuration des différents «services» en couches fonctionnelles Indépendance totale des couches Définition d une hiérarchie de services Communications entre couches (voir plus loin): - transmission de PDU (Protocol Data Unit) - spécification d interfaces de communication - la couche n communique seulement avec les couches n-1 et n+1 (théorie!) n+1 Ex: OSI et TCP/IP PDU PDU n n-1 PDU PDU 4

3 Caractéristiques des modèles en couches Interconnexion de systèmes : Modélisation des piles des extrémités et du relais : Système A appli. relais appli. Système B support support Plus les relais ont de niveaux : plus ils sont «intelligents» et lents! 5 Réseaux 2 - Principes du modèle OSI 6

4 Principes du modèle OSI Modèle OSI (Open Systems Interconnection) : Définie par l ISO en 1978 Modèle de référence, modèle conceptuel 7 couches fonctionnelles : Application d accès au réseau : transfert de fichiers, gestion de messages, 7-Application Conversion des données entre formats réseau et format application, cryptage, 6-Présentation Organisation du dialogue : configuration de la comm. 5-Session points de contrôle pour reprise sur erreur grave, 4-Transport Contrôle de bout en bout : messages délivrés en ordre, 3-Réseau ré-émission sur erreur, contrôle du flux de données, 2-Liaison Acheminement des données de proche en proche à travers un réseau 1-Physique Transmission avec intégrité de blocs de données Transmission de bits : codage en ligne/modulation 7 Principes du modèle OSI Analogie : 8

5 Principes du modèle OSI Interconnexion de systèmes : Système A relais Système B support support Niveau du relais: niveau 1 : physique niveau 2 : liaison niveau 3 : réseau niveau 7 : application Composant relais: répéteur pont routeur passerelle applicative 9 Principes du modèle OSI Communications entre couches: Terminologie : PDU: Protocol Data Unit Couche N+1 PDU N+1 N+1 SDU: Service Data Unit PCI : Protocol Control Information PCI N SDU N SAP N SAP: Service Access Point Couche N PDU N 10

6 Principes du modèle OSI Communications entre couches: Confirmation N-1 ACK num PDU N Bonjour Requête N-1 Bonjour Indication N Vérif. numéro N-1 num PDU N Bonjour Bonjour Confirmation N ACK PCI N-1 SDU N-1 PCI N-1 SDU N-1 PDU N-1 PDU N-1 Transmission de PDU 11 Principes du modèle OSI Bilan du modèle OSI (Open Systems Interconnection) : Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique Modèle riche mais. définitions des couches: - Pas toujours claires - Quelquefois redondantes! - Souvent trop «mince» : trop peu de fonctionnalités regroupées par rapport à la réalité des implantations La littérature n est pas homogène sur la documentation d une couche! Le modèle OSI ne correspond pas à la réalité d implantation des réseaux d aujourd hui. Il reste cependant un modèle CONCEPTUEL de référence. 12

7 Primitives de service OSI 4 types Requête : à l'initiative de (N), provoque une action (N-1) Confirmation : (N-1) rend compte à (N) du résultat de la requête Indication : (N-1) provoque une action dans (N) Réponse : (N) rend compte à (N-1) du résultat de l'indication Nommage : X-xxxxxx-type X : lettre de couche xxxxxx : élément de service type : type de requête Exemple : T-CONNECT-req : requête de connexion de la couche Transport faite par la couche Session Voir TD 1 13 Unités de données OSI 14

8 Réseaux 3 - Principes du modèle TCP/IP 15 Principes du modèle TCP/IP Bases du modèle TCP/IP : Modèle en 4 couches seulement Plus réaliste : modèle implanté réellement Couches moins indépendantes les unes des autres Application Transport TCP Interconnexion - IP Internetwork Interface avec le réseau Application d accès au réseau : transfert de fichiers, gestion de messages, Transmission de bout en bout Routage des données, masquage des réseaux réels empruntés Matériel et accès au supports A commencé à exister (implanté) avant le modèle OSI A évolué avec le réseau mondial (Internet) 16

9 Principes du modèle TCP/IP Détails du modèle TCP/IP : Les couches sont décomposées en sous-parties «horizontales» Les communications entre couches ne sont pas aussi réglementées que dans le modèle OSI Le modèle en est plus souple 17 Encapsulation : Principes du modèle TCP/IP APPLICATIONS TCP UDP IP Plus la couche est basse, plus la données utiles est encapsulée! 18

10 Faiblesses du modèle TCP/IP Conception ancienne Pour des liaisons bas débits (1200 b/s à 9600 b/s) Pour des réseaux filaires terrestres Prévu pour un environnement fermé Principe du Trusted user Nombreuses failles de sécurité dans les mécanismes de base Avant le multimédia Principe du Best Effort La QoS (Quality of Service) devient nécessaire Victime de son succès Saturation de l espace d adressage, problèmes de routage Gestion anarchique du nommage Evolutions du modèle TCP/IP Nouvelles infrastructures et nouveaux terminaux Mobilité, itinérance WAP Sécurisation des échanges sur le réseau IPv6, IPSec, SSL,... Gestion de la QoS IPv6, RTP, RSVP, DiffServ, Prise en compte de la dimension de l internet NAT, IPv6 20

11 Réseaux 4 Notions de mode de communication (les grands classiques en réseau) 21 Modes de communication Unidirectionnel Simplex Bidirectionnel à l'alternat Half Duplex Bidirectionnel simultané Full Duplex Diffusion Broadcast Diffusion Multicast 22

12 Modes de communication Mode connecté ou Connection Oriented 3 phases Etablissement (négociation) Exploitation (transfert de données) Terminaison Contrôle de la transmission Détection et correction d'erreur Contrôle de flux Contrôle du séquencement 23 Modes de communication Mode sans connexion ou Datagramme ou Connectionless Simplicité de mise en œuvre Pas de contexte de communication Pas ou peu de contrôles 24

13 Modes de communication Modèle Client-Serveur (modèle de plus haut niveau) Répartition des traitements Client : Interface Homme- Machine (IHM) Serveur(s) : Traitements, Données Modèle très répandu Web (http) RPC, Remote Procedure Call (C) RMI, Remote Method Invocation (Java) Etc. 25 Réseaux 5 Notions de protocole de communication 26

14 Détection et correction d'erreurs Code de contrôle : Récepteur Contrôle = Entête [Données] Contrôle Réception "correcte" Emetteur Entête [Données] Contrôle Récepteur Contrôle Entête [Données] Contrôle Message "erroné" Récepteur Contrôle Entête [Données] Contrôle Code autocorrecteur Entête [Données] 27 Alternat : Détection et correction d'erreurs Données (O) Temporisation Ack (1) Données (O) Données (1) Temporisation Ack (1) Données (1) Ack (0) Données (0) Ack (1) Correction par retransmission 28

15 Détection et correction d'erreurs Fenêtre d'anticipation : Données (O) Données (1) Rejet non sélectif Ack (2) Données (2) Données (3) Ack (0) Données (O) Données (1) Rejet sélectif Données (O) Données (1) Données (2) SReject (1) Données (1) Go Back N (TCP/IP) Données (2) Reject (1) Ack (3) Données (1) Données (2) 29 Contrôle de flux Par réglage de la taille de la fenêtre d anticipation Par demande de pause : Données (O) Données (1) Données (2) Pause(3) Ack (3) Données (3) 30

16 Modélisation d un protocole SDUs Automate A PDUs SDUs Automate B Voir TD 1 Automates Etats-Transitions avec canal parfait Etats : Non connecté En attente de connexion Connecté Transitions : Evénement Réception d un PDU, d une SDU Expiration d un temporisateur Prédicat : condition (optionnelle) Action Emettre un PDU, une SDU Armer/Désarmer un temporisateur 31 Modélisation d un protocole Voir TD 1 SDUs SDUs Automate A PDUs CANAL PDUs Automate B (avec pertes) Environnement Automates Etats-Transitions avec canal imparfait 32

17 Réseaux 6 Importance des normes 33 Importance des normes Comment naissent les normes? ISO International Standards Organisation Normes internationales (IS) AFNOR Association Française de NORmalisation DIN Deutsches Institut für Normung ANSI American National Standards Institute Etc. ITU International Telecommunications Union IUT-T, secteur Télécoms, ex CCITT IUT-R, secteur Radio, ex CCIR Recommandations (ex avis) IEEE Institute of Electrical & Electronical Engineers ECMA, European Computers Manufactures Association MAP, Manufacture Automation Protocol 34

18 Importance des normes Les enjeux de la normalisation Un domaine difficile Rapidité des avances technologiques Complexité des problèmes Imbrication Informatique, Télécoms et Audiovisuel Importance des enjeux économiques Des situations diverses Norme de droit : GSM Norme de fait : TCP/IP Standard propriétaire : Microsoft Windows 35