LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX A LES RESEAUX Un réseau est un ensemble d objets connectés entre eux. Il permet de faire circuler un certain nombre d information entre ces objets selon des règles bien définies.. Un réseau permet de partager des informations ou des applications, la communication entre personnes ou entre processus Pour communiquer entre eux, les réseaux utilisent des règles, l ensemble de ces règles est appelé le protocole de communication. Il existe 2 grands types de réseaux : Les réseaux informatiques(ethernet) Les réseaux de terrain(can). Dans les 2 cas il s agit de transmettre des données numériques (octets) sous forme série (bit de donnée après bit de donnée) sur une paire de fils (ou autre support). B LES RESEAUX INFORMATIQUES B1 ARCHITECTURE MATERIELLE Concentrateur Routeur LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX Page 1/
La carte réseau Ethernet Enfichée ou intégrée sur la carte mère du PC, elle permet la connexion physique sur le réseau Ethernet. Elle gère électroniquement la communication : réception de données, émission, contrôle de la bonne transmission. Le support de communication C est soit : Un câble blindé avec des conducteurs en cuivre organisés en 4 paires torsadées et une connectique RJ45 (jusqu à 1Giga bits/s). Une fibre optique (au delà de 1 Giga bits/s). L atmosphère pour des liaisons sans fil comme le WIFI (liaison radio sur 2,4GHZ ou 5GHz avec des performances allant jusqu à 100 M bits/s). Le concentrateur Il permet l interconnexion de plusieurs appareils sur un même réseau. On distingue : Le HUB qui est une simple multiprise ethernet, tous les postes reçoivent le message. le commutateur ou SWITCH qui pourra reconnaître le destinataire du message et aiguiller l information uniquement sur le bon élément. Le routeur C est un PC dédié ou une simple «box» qui permet l interconnexion de plusieurs réseaux, par exemple l interconnexion d un réseau local avec internet. Dans ce cas il est aussi modem (modulateur, démodulateur). Sur les réseaux les plus usuels l interconnexion d appareils sur les concentrateurs se fait en étoile avec des câbles blindés droits et une connectique RJ45. Pour interconnecter 2 PC directement, sans passer par un hub, il faut utiliser un câble croisé (crossover). LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX Page 2/
B2 PROTOCOLES DE COMMUNICATION B21 DEFINITION ET PRINCIPE Un protocole est un ensemble de règles et de procédures à respecter pour émettre et recevoir des données sur un réseau. Il en existe plusieurs selon ce que l'on attend de la communication. Certains protocoles sont utilisés pour l'échange de fichiers (le FTP : File Transfert Protocol), d autres pour la communication de pages web ( le HTTP : HyperText Transfert Protocol). TCP/IP (Transfert Control Protocol/ Internet Protocol) est un nom générique qui regroupe en fait un ensemble de protocoles, c'est à dire de règles de communication. Principe d une transmission sur le réseau : Quand vous voulez envoyer une lettre par la poste: - Vous placez votre lettre dans une enveloppe, - sur le recto vous inscrivez l'adresse du destinataire, - au dos, vous écrivez l'adresse de l'expéditeur. Ce sont des règles utilisées par tout le monde. C'est un protocole. Sur Internet, c'est à peu près la même chose: chaque message (chaque petit paquet de données) est enveloppé par IP qui y ajoute différentes informations: l'adresse de l'expéditeur (votre adresse IP), l'adresse IP du destinataire, différentes données supplémentaires (qui permettent de bien contrôler l'acheminement du message). LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX Page 3/
B22 ADRESSAGE IP Adresse IP A la carte réseau de chaque machine connectée au réseau est associée une adresse IP unique, pour pouvoir communiquer avec les autres machines. Cette adresse IP est fixée par l'administrateur du réseau ou attribuée automatiquement au démarrage grâce au protocole DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). L adresse IP (IPv4) est formée de 4 octets (32 bits), compris entre 0 et 255 (sous forme décimale), séparés par des points. Exemple : Soit un ordinateur connecté à un réseau local. Son adresse est IP 192.168.1.30 Cette adresse s écrit en binaire : 192 168 1 30 Constitution d une adresse IP Une adresse IP est constituée de 2 parties : une partie fixe servant à identifier le réseau (NET ID) et une partie servant à identifier une machine (hôte) sur ce réseau (HOST ID). Le nombre de bits affecté à chacune des deux parties dépend de la classe du réseau. Classe Adresse IP Nombre de machines adressables Utilisation A B 0xxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx ID réseau ID machine 10xxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx 2 24 2 = Très grands réseaux (Ministères, banques, ) 2 16 2 = ID réseau ID machine C 110xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx ID réseau ID machine 2 8 2 = Petits réseaux (PME, lycée) Masque de réseau Le masque de réseau permet de connaître le nombre de bits de l identifiant réseau (NET ID). Un masque a la même longueur qu'une adresse IP (32 bits). Il s agit d une suite de 32 bits composée en binaire de N bits à 1 suivis de (32-N) bits à 0 où N désigne le nombre de bits du net id. Exemple : le masque de réseau 255.255.255.0 s écrit en binaire : 255 255 255 0 Avec ce masque de réseau : Le nombre de bits de l identifiant de réseau N (NET ID) sera............. Le nombre de bits de l identifiant des machines (HOST ID) sera............. La classe de ce réseau est............ LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX Page 4/
Pour savoir si deux machines sont sur le même réseau il suffit de faire un ET logique entre l adresse IP de chaque machine et le masque de réseau si les résultats sont identiques les machines sont sur le même réseau. Exemple : Machine 1 Machine 2 Adresse IP 192.168.25.69 192.168.25.3 Masque de sous réseau 255.255.255.0 255.255.255.0 Résultat ET logique Conclusion Adresse du réseau Chaque réseau IP a une adresse qui est celle obtenue en mettant tous les bits de l HOST ID à 0. Exemple : l ordinateur dont l adresse est IP 192.168.127.254 est connecté à un réseau local. Le masque de ce réseau est 255.255.255.0. Dans cet exemple, l adresse du réseau (en binaire et en décimal) est : Adresse de diffusion (BROADCAST) Cette adresse permet à une machine d envoyer des données à toutes les machines d un réseau. Cette adresse est celle obtenue en mettant tous les bits de l HOST ID à 1. Pour l exemple donné ci-dessus, l adresse de diffusion (en binaire et en décimal) est : Exemple de configuration avec Windows XP LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX Page 5/
B23 ADRESSE MAC Chaque matériel connecté dans un réseau possède de naissance un numéro permanent que l on nomme adresse MAC (Media Access Control address) ou adresse physique. Elle est codée sur 6 octets et exprimé en hexadécimal. Exemple : 0F-39-D3-A3-89-10 Cette adresse MAC est insérée dans la trame ethernet B24 - RESEAU LOCAL ET INTERNET Adresses privées (non routables sur internet) Dans un réseau local chaque ordinateur possède une adresse IP unique permettant aux machines de communiquer entre eux. L adresse IP de chacune des machines connectées au réseau local sera choisie dans des plages d adressage prédéfinies appelées adresses privées. Ces adresses privées sont réservées à un usage local pour affecter une adresse IP aux ordinateurs d'un réseau local relié à internet sans risquer de créer des conflits d'adresses IP sur le réseau des réseaux. Les plages d adresses privées vont : de 10.0.0.0 à 10.255.255.255 de 172.16.0.0 à 172.31.255.255 de 192.168.0.0 à 192.168.255.255 Connexion à internet Lorsque l'on relie un réseau local à Internet, l'ordinateur sur lequel est installée la connexion Internet va servir de relais vers Internet à tous les autres ordinateurs du réseau local. Cet ordinateur possédera 2 adresses IP : L'une fixe qui sera relative au réseau local et l'autre relative à sa connexion Internet. Adresse IP et nom de domaine Les ordinateurs connectés à Internet qui hébergent les sites web, possèdent tous une adresse IP. Le Domain Name System (ou DNS, système de noms de domaine) est un service qui établit une correspondance entre une adresse IP et un nom de domaine. La résolution d un nom de domaine par un serveur DNS permet de transformer une entrée de nom de domaine (comme google.fr) en son adresse IP (209.85.227.100). Application Pour l architecture matérielle présentée en page 1 on veut réaliser un réseau local de classe C avec le NET ID 192.168.20 proposer un adressage des différents postes Indiquer le masque de sous-réseau................................... Indiquer l adresse du sous-réseau................................... Sur ce réseau combien de machines pourraient-on connecter?................................... Indiquer la plus petite et la plus grande des adresses attribuables à une machine de ce réseau :................................... LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX Page 6/
Extrait du sujet Robocoaster (nouvelle calédonie 2008) Bus de terrain vers les 10 robots et les 10 passerelles LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX Page 7/
C1 PRINCIPE ET SIGNAUX TRANSMIS C RESEAU DE TERRAIN CANOPEN De l augmentation de l électronique embarquée est née le besoin d un bus de terrain. Ces bus permettent de relier un ou plusieurs dispositifs entre eux. Un des bus de terrain le plus connu est le bus CAN (Controller Area Network) qui a permis de trouver une solution de communication série dans les véhicules automobiles, qui ont tendance à intégrer de plus en plus de commandes électroniques. Jusqu'à maintenant, tous les organes de commandes des véhicules échangeaient les données par l'intermédiaire de lignes dédiées. L'augmentation du nombre d'organes embarqués a contraint les équipementiers automobiles à développer une nouvelle architecture à base de bus réseaux. Le bus CAN peut être représenté de la manière suivante : Le bus CAN est composé de 2 paires de fils (CAN H + CAN L torsadés sur une paire et le 0V sur l autre paire) et de 2 résistances de terminaison RT (permet d éviter le phénomène de réflexion). Le principe de fonctionnement est simple, les signaux sont complémentaires mais les 0 et 1 logique ne sont pas situés aux même tensions pour CAN-H et CAN-L. En réalisant la soustraction des 2 signaux, on recompose le signal de départ. C2 FORMAT DES TRAMES DE DONNEES Le protocole est basé sur le principe de diffusion générale : aucun organe n est adressé, par contre chaque message envoyé sur le bus est clairement explicité, le ou les organes décident de l ignorer ou non. SOF : start of trame, début de transmission sur 1 bit. Identificateur : indique l émetteur de la trame. RTR : indique s il s agit d une trame de données ou d une demande de message. Champ de contrôle : indique la longueur de la donnée. Champ de sécurité : permet de détecter une erreur dans la transmission. ACK : acknolwledge (envoyé par le récepteur), Champ de fin : signal la fin de la transmission. Avantage : Facile à câbler, insensible aux perturbations, grande longueur de fils permis. Inconvénient : débit moyen ( 1M bits/s) et qui diminue très fortement avec l allongement des lignes. LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX Page 8/
C3 APPLICATION : LA CITROEN C5 Les équipements de sécurité de la Citroën C5 communiquent entre eux à l aide d un bus CAN. L environnement d une voiture est soumis à énormément de contrainte, les signaux électriques sont extrêmement perturbés. Sur le schéma ci contre nous pouvons apercevoir ces différents organes. D après les spécifications du bus CAN, combien d organes différents peut-on adresser?............................. Une mesure effectuée avec un oscilloscope sur le bus CAN a donné le résultat suivant : Le message d origine peut-il être lu malgré les parasites? Expliquer et recomposer sur le chronogramme ci dessus le message original. Les éléments de sécurité d une voiture doivent répondre le plus vite possible, le concepteur utilise donc un bus CAN à la vitesse de 1Mbit/s (vitesse maximum du bus CAN). La voiture doit gérer en permanence 20 organes différents qui émettent en moyenne des données sur 4 octets. En supposant que les organes émettent les uns après les autres sans pertes de temps, calculer le temps maximum que mettra le détecteur de choc pour envoyer la commande de déclenchement de l airbag. LA COMMUNICATION DE L INFORMATION EN RESEAUX Page 9/