Administration et gestion de réseaux

Administration et gestion de réseaux Chapitre 1 : Introduction aux réseaux EPFC - GNET Boris Verhaegen boris@verhaegen.me 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 1

Buts du cours Connaître et comprendre les concepts d un réseau d ordinateurs et d Internet. Manipuler des réseaux hétérogènes (Windows, Unix). Résoudre des problèmes courants. Installer, maintenir et réparer un réseau personnel ou d une petite entreprise. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 2

Evaluation Interrogations (travail journalier) Théorie : Interrogations régulières. Interrogation théorique dispensatoire vers noël. Laboratoires : Rapports de laboratoires Simulation d examens Examens : Examen théorique (1/3 des points) à cahier fermé Examen pratique (2/3 des points) à cahier ouvert 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 3

Organisation 3 périodes par semaine. Local 30 ou 31 (consultez votre horaire). Cours théoriques d introduction (+/- 10 cours) Séances de laboratoire avec un peu de théorie au début : configuration de services réseaux à l aide de machines virtuelles : sous Linux sous Windows 7 / Windows Server 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 4

Support de cours Partie théorique : Ces slides (distribués sur le partage commun semaine après semaine, n imprimez pas tout à l avance, des modifications peuvent être faites) Vos notes (!) Partie pratique : Enoncés d exercices Vos notes (!) Vos rapports de laboratoires corrigés. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 5

Partie 1 : Introduction Buts : comprendre à l intuition ce qu est un réseau apprendre la terminologie de base avoir une vue d ensemble de la matière Approche : utiliser Internet comme exemple 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 6

Partie 1 : Introduction Contenu : Qu est ce qu Internet? Qu est ce qu un protocole? Hôtes, réseaux d accès, support physique Cœur du réseau, commutation de circuits / paquets, structure d Internet Performances : pertes, délais, étranglement Pile de protocoles Histoire 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 7

Bibliographie Computer Networking, 5/e, James F. Kurose & Keith W. Ross, ISBN: 0-13-607967-9, Pearson Education, 2010 Computer Networks, 4/e, Andrew S. Tanenbaum, ISBN: 0-13-066102-3, Pearson Education, 2002 Réseaux d ordinateurs 1, Marie Ange Rémiche, Cours ULB TCP/IP Network Administration, 3/e, Craig Hunt, ISBN: 1-4493-8714-4, O Reilly Media, 2002 Windows Server 2003 Network Administration, Craig Hunt & Roberta Bragg, ISBN: 0-596-10465-0, O Reilly Media, 2005 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 8

Partie 1 : Introduction Contenu : Qu est ce qu Internet? Qu est ce qu un protocole? Hôtes, réseaux d accès, support physique Cœur du réseau, commutation de circuits / paquets, structure d Internet Performances : pertes, délais, étranglement Pile de protocoles Histoire 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 9

Survol d Internet Des millions d ordinateurs connectés = hôtes exécutent des services ou applications réseaux. Communiquent via des liens de communications : câbles, fibres, ondes, La vitesse de transmission est appellée bande passante Les routeurs font suivre des paquets (morceaux de données). 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 10

Survol d Internet Les protocoles contrôlent l envoi et la reception de messages TCP, IP, HTTP, Skype, Ethernet, FTP, Internet est un réseau de réseaux hiérarchisé Repose sur des standards : RFC : Request for comments IETF : Internet Engineering Task Force 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 11

Protocoles Protocoles humains : «Quelle heure est-il?» Langue, politesse, Protocoles réseaux : Toute la communication sur Internet est régie par des protocoles. Les protocoles définissent : Le format L ordre des messages envoyés et reçus Les actions prises lors d un envoi ou une réception de message 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 12

Protocoles 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 13

Partie 1 : Introduction Contenu : Qu est ce qu Internet? Qu est ce qu un protocole? Hôtes, réseaux d accès, support physique Cœur du réseau, commutation de circuits / paquets, structure d Internet Performances : pertes, délais, étranglement Pile de protocoles Histoire 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 14

Structure d un réseau Angles du réseau : Hôtes et applications Réseau d accès, support physique : liens câblés, liens sans fils, Cœur du réseau : routeurs interconnectés réseau de réseaux 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 15

Angles d un réseaux Hôtes (système de terminaison) Exécutent des applications (Web, email) Modèle client/serveur Le client envoie des requêtes et reçoit des services d un serveur toujours allumé Ex : navigateur Web, email Modèle «peer to peer» Utilisation minimale d un serveur dédié (voir pas du tout) Ex : Skype, BiTorrent 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 16

Réseaux d accès et support physique Accès : Connexion entre un système de terminaison et un routeur d angle : Réseaux d accès résidentiel Réseaux d accès institutionnels Réseaux d accès mobiles Support : Différenciation des usages : Bande passante nécessaire Taille de l infrastructure Accès partagé ou dédié 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 17

Accès résidentiel : point à point Dialup : Modem téléphonique : accès à un routeur via un modem (par ex. 56Kbps) téléphone et accès internet impossible simultanément Pratiquement disparu aujourd hui 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 18

Modem? L objectif d un modem (et de toute carte réseau en général) est de convertir des signaux numériques (011001) en signaux analogiques pour les transmettre sur des lignes téléphoniques (et inversément). Numérique -> Analogique = Modulation Analogique -> Numérique = Démodulation 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 19

Accès : point à point xdsl : Digital Subscriber Line ligné dédiée vers l ISP (Internet Service Provider) Skynet, Tele2, ADSL? DSLAM : Digital Subsriber Line Access Multiplexer. Réunit toutes les lignes qui lui sont raccordées et le redirige vers le réseau du FAI. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 20

Accès : xdsl DSLAM : Digital Subsriber Line Access Multiplexer. Multiplexeur : Circuit qui concentre sur une même voie de transmissions plusieurs entrées. Réunit toutes les lignes qui lui sont raccordées et le redirige vers le réseau du FAI. Se situe à la terminaison de la boucle locale de l utilisateur 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 21

Accès : modems cables On parle de HFC (Hybrid Fiber Coax) : 1 ère partie du réseau en cable coaxiaux, 2 e en fibres optiques Les utilisateurs partagent l accès Telenet, Numericable, Voo, 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 22

Comparaison entre cable et DSL DSL : paire torsadée. Cable : coaxial Dans le réseaux cablé : le câble est partagé entre plusieurs utilisateurs le debit dépend donc du nombre d utilisateurs Dans le réseau DSL, chaque utilisateur possède sa paire torsadée 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 23

Accès sans fil Accès sans fil partagé à un routeur via une station de base (ou un point d accès). LANs sans fils : 802.11b/g (WiFi) : 11 / 54 Mbps Accès de plus grande portée : EDGE, 3G pour les téléphones mobiles (+/- 1Mbps) WiMAX (de 34 à 1000 Mbps) : ClearWire 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 24

Réseau domestique Mix entre accès résidentiel, LAN et sans fil. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 25

Accès : Satellite Foyer équipé d une antenne parabolique permettant la réception et intégrant un système d émission intégré. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 26

Accès : Satellite Avantage : Portable et disponible dans des zones non cablées (Afrique) Inconvénients : Débit moins important qu une connexion xdsl Latence (lag) très importante (650ms contre 40ms pour xdsl) du à la distance entre le foyer et le satellite (35 000 km) Sensible à la pluie Deux grands types : Satellite qui reçoit et envoie Satellite qui reçoit, modem dialup qui envoie 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 27

Réseau interne : LAN LAN : Local Area Network (réseau local) La portée est limitée à dizaines/centaines de mètres. Le protocole de réseau local Ethernet est le plus utilisée pour les LANs. Il repose sur une transmission via des paires torsadées, cables coaxiaux (802.3) ou des ondes (802.11). Les paires torsadées (UTP, ) sont souvent privilégiés pour leur moindre coût. Les hôtes sont reliés à un switch, lui-même relié au routeur. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 28

LAN, MAN, WAN LAN : Local Area Network (< 1km) Immeuble, Campus MAN : Metropolitan Area Network (<10 km) Au niveau d une ville WAN : Wide Area Network (<1000 km) Longue distance, pays, continent Internet (<10 000 km) 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 29

Support : Paires torsadées Un cable UTP comporte 8 fils (4 paires) Les paires sont torsadées pour limiter les interférences. On parle de 10Base-T, 100Base-T, 1000Base-T 10 pour 10Mbps, 100 pour 100Mbps, T pour paire torsadée On distingue différentes catégories UTP : 3 (10 Mbps) 5 (100 Mbps) 5E (1000 Mbps) 6 (2500 Mbps) Le connecteur standard est le RJ45. Longueur d un câble : maximum une centaine de mètres. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 30

Matériel Sur un réseau LAN Ethernet, la carte réseau est appelée «carte Ethernet». Le controlleur de la carte gère l accès à la ligne de transmission. Les cartes sont donc spécifiques à la technologie utilisée sur le LAN. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 31

UTP droit ou croisé La carte Ethernet d un PC émet sur les broches 1 et 2 et reçoit sur les ports 3 et 6. La connexion directe entre deux PCs doit être réalisée par un cable croisé. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 32

Cablage entre éléments 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 33

Topologie du LAN du local 30 +/- 20 ordinateurs reliés via des cables UTP à un switch. Le switch est relié via un cable UTP à un autre switch ou à un routeur pour accéder au réseau de l'école et à la passerelle Internet. Topologie en étoile : chaque ordinateur est relié au même point 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 34

Support : Cable coaxial fin On parle ici de 10Base2 ou «ethernet fin». Le débit ne dépasse pas 10MBps. Longueur max 185m sans répéteur. La topologie est obligatoirement celle d un bus. Les connecteurs sont les connecteurs BNC : BNC mâle, BNC femelle, BNC en T bouchon BNC 30 connexion maximum espacées de 50 cm. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 35

Topologie en bus La topologie en bus oblige les différentes machines à partager un même support (par exemple un câble coaxial). Cela implique des méthodes de partage : Quel signal envoyer sur le support? Quand puis-je envoyer sur le support? 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 36

Topologie en bus Plusieurs ordinateurs utilisent le même câble pour communiquer. Si plusieurs ordinateurs envoient des ondes en même temps sur le cable, il y a collision. Pour résoudre ce problème, les ordinateurs écoutent ce qu il se passe sur le câble : quand plus rien n est émi sur le câble, l ordinateur peut envoyer son message. Problème : et si deux ordinateurs envoient en même temps? Solution : les ordinateurs écoutent le câble tout en envoyant. Si l un d eux détecte une interférence, il prévient les autres émetteurs. Chacun attend ensuite pendant une période aléatoire avant d émettre à nouveau. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 37

Support : Câble coaxial épais 10Base5 est une norme Ethernet utilisant un câble coaxial épais d une longueur maximale de 500m. Il permet 100 connexions espacées de minimum 2,5m. Vitesse maximale 10 Mbps. La topologie est également en bus et les connexions entre le câble et la carte réseau se font via une «prise vampire». 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 38

Support : Fibre optique Véhicule des ondes lumineuses au sein d une fibre. La qualité de la fibre est fonction de : Le mode de propagation : mono ou multi-mode Le diamètre de la gaine et du coeur La composition : verre de silice, plastique, Monomode : un seul signal à la fois mais permet des lignes plus longues 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 39

Support : Fibre optique Les fibres permettent de véhiculer un signal sur une plus longue distance que les cables UTP ou coaxiaux (des kilomètres). Elles ne sont pas sensibles aux perturbations électromagnétiques puisqu il s agit d un faisceau lumineux. Elles offrent généralement une bande passante plus élevée : 100Gbps pour la dernière norme Ethernet de juin 2010. L inconvénient principal est encore le coût élevé. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 40

Support : Fibre optique La topologie d un réseau de fibres est en étoile, comme pour les réseaux UTP. Une fibre est unidirectionnelle. Il en faudra donc une pour la réception de signal et une pour l envoi du signal. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 41

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Support : Courant Porteur en Ligne Le courant porteur en ligne ou CPL est une technique permettant le transfert d informations numériques en passant par des lignes électriques. Principe : superposer au courant alternatif (50 ou 60 Hz) un signal à plus haute fréquence et de faible énergie. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 43

Courant Porteur en Ligne Technologie fort soumise aux interférences et aux atténuations. Nécessité de mettre en place des mécanismes de redondance et de contrôle d erreurs (voir plus loin) Utilisations typiques : Etendre un LAN Domotique Deux types : Intérieur : transformer un réseau électrique domestique en réseau informatique haut débit. Extérieur : apporter Internet à l intérieur des maisons via le réseau électrique de la ville 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 44

Courant Porteur en Ligne Avantages Utilisation d un réseau existant : pas besoin d installer des câbles, ou de traverser des gros obstacles avec des ondes radios Relativement rapide (entre 14 et 500Mbps) Inconvénients Cables électriques non prévu pour cela : risque de perturbations du champ electromagnétique (les câbles diffusent des ondes hautes frequences dans tout l environnement) Portée efficace de +/- 300 m : problème de sécurité après le compteur électrique : besoin de mécanismes de cryptage Très sensible aux parasites (démarrage d un frigo, etc) Question : quelle est la topologie logique et physique d un tel réseau? 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 45

Courant Porteur en Ligne Question : quelle est la topologie logique et physique d un tel réseau? La topologie physique est en bus (même réseau électrique, mêmes cables) La topologie logique est également en bus. On utilise des protocoles de partage de média comme CSMA/CD, CSMA/CA et TDMA (voir plus loin). 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 46

Support : Ondes radio Portée courte : Bluetooth Portée moyenne : WiFi (802.11 b/g/n) Longue portée : EDGE, 3G, WiMAX, Satellite 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 47

WiFi Signal véhiculé dans le champ électromagnétique Les ordinateurs se connectent à une station de base et partagent le signal. Spécification IEEE 802.11 802.11b : 11 Mbps 802.11g : 54 Mbps 802.11n : 540 Mbps Portée : quelques dizaines de mètres en intérieur quelques centaines de mètres en extérieur Réseau très sensible aux interférences, à la réflexion et à l obstruction (obstacles). 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 48

Réseau Token-Ring Dans un réseaux en anneau, Token Ring ou 802.5, les ordinateurs sont connectés à deux voisins. L information transite dans un seul sens et est répétée par chaque PC jusqu à atteindre sa destination. Le but était d utiliser au maximum le support de transmission (les collisions sont impossibles) et donc d être plus rapide qu Ethernet. Un anneau pouvait faire jusqu à 6km et comporter 250 machines. Inventé par IBM dans les années 80, il a aujourd hui disparu au profit d Ethernet (commuté). 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 49

Topologie physique / logique Topologie physique : Configuration spatiale du réseau. Topologie logique : Façon dont les données transitent dans les lignes de communication. Différents types de topologie : Bus Etoile Anneau Arbre Mailles 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 50

Topologie physique / logique Un hub (répéteur) répète le signal entré par un port sur tous les autres ports de sortie. Topologie physique en étoile Topologie logique en bus (problèmes de collisions) Un switch (commutateur) envoie le signal entré par un port vers le port de sortie correspondant. Topologie physique et logique en étoile 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 51

Hub, switch, Bridge, Router Hub : répéteur Switch : commutateur Bridge : pont. Relie deux segments réseaux en un seul réseau (adressage identique, voir plus loin) Ces réseaux peuvent être de technologie différentes mais sont physiquement séparés (bâtiments, ) Répete le signal d entrée vers le port de sortie (si le signal doit sortir) Routeur : Relie plusieurs réseaux (plan d adressage différent). Répete le signal d entrée sur un des ports de sortie (si le signal doit sortir). Plus de détails seront vus plus loin. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 52

Protocole CSMA/CD On a vu que dans un réseau en bus, si deux ordinateurs émettent en même temps, il y a collision et l information émise est irrécupérable. Il faut donc un mécanisme pour éviter ces collisions. CSMA/CD est un protocole qui gère le partage de l accès physique au réseau Ethernet, selon la norme 802.3. CS : Carrier Sense : Ecoute de la porteuse MA : Multiple Access : Accès multiple CD : Collision Detection : Détection de collision 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 53

Protocole CSMA/CD CSMA : Accès multiple avec écoute de la porteuse Une station qui veut émettre écoute le support physique de liaison pour détecter si une autre station transmet des données. Si ce n est pas le cas, elle suppose qu elle peut émettre. CD : Détection de collison Si deux stations ont émi au même moment, il y a collision donc perte de données. La station écoute la porteuse en émettant. Si elle détecte une collision, elle attend un temps aléatoire avant de réémettre les données. Ce protocole est probabiliste. C est à dire qu il n est pas possible de déterminer avec certitude le délai d envoi d un message. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 54

Protocole CSMA/CA Même principe que CSMA/CD mais pour les réseaux WiFI. Dans un réseau WiFI, il est possible que deux stations A et C soient dans la portée de la station de base B mais que la station A et B soient dans des portées différentes : A n entend pas C. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 55

Protocole CSMA/CA CA : Collision Avoidance : Esquive de collision Principe d accusé de réception réciproque entre l émetteur et le récepteur. La station voulant émettre écoute le réseau. Si le réseau est encombré, la diffusion est différée. Sinon la station peut émettre pendant un temps donné. La station envoie une message «Ready To Send». Le récepteur répond un «Clear To Send» indiquand à l émetteur qu il peut émettre. Une fois les données reçues par le récepteur, celui ci envoie un accusé de réception. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 56

Partie 1 : Introduction Contenu : Qu est ce qu Internet? Qu est ce qu un protocole? Hôtes, réseaux d accès, support physique Cœur du réseau, commutation de circuits / paquets, structure d Internet Performances : pertes, délais, étranglement Pile de protocoles Histoire 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 57

Cœur du réseau Grille de routeurs interconnectés Question fondamentale : comment transférer les données d un point à un autre? Commutation de circuits : on réserve un circuit par appel Commutation de paquets : les données sont découpées en petits morceaux et transitent de routeurs en routeurs 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 58

Commutation de circuits Un circuit est réservé de bout en bout Le circuit est dédié : pas de partage de ressource La performance est garantie Problèmes : une étape de configuration est nécessaire ressources limitées 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 59

Commutation de circuits Découpage de ressources : - FDM : division de fréquences - TDM : division temporelle 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 60

Commutation de paquets Les ressources (par exemple la bande passante) et les données à transmettre sont découpées en morceaux de taille fixée (paquets). Quand quelqu un veut envoyer quelque chose, il utilise les ressources libres à ce moment là. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 61

Commutation de paquets Les différents hôtes partagent la même ressource. Les routeurs se chargent de recevoir les morceaux de données (paquets) et de les transmettre au routeur suivant sur le chemin. Les ressources sont utilisées quand nécessaire. à Plus d utilisateurs peuvent utiliser les ressources 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 62

Commutation : circuit / paquet 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 63

Commutation : circuit / paquet La commutation de paquets est plus adaptée à Internet : Partage de ressources Plus grand nombre d utilisateurs Pas de configuration (réservation de circuit) Mais : problèmes de congestion : Congestion : condition dans laquelle une augmentation du trafic provoque un ralentissement global de celui-ci Délais et perte de paquets (ex : la mémoire d un routeur est pleine) Diffile de garantir une qualité de service : «best effort» Les protocoles auront besoin d un système de contrôle de congestion pour garantir des transferts fiables. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 64

Structure de l Internet Internet est un réseau de réseaux hiérarchisé. Au centre du réseau, se trouvent les fournisseurs de premier niveau (Tier-1 ISP) : Verizon, Level 3, Couverture nationale et internationale Ces fournisseurs sont connectés ensemble (gratuitement) pour couvrir toute la planète. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 65

Tier 1 : Level 3 en Europe 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 66

Fibres optiques sous marines Si le sujet vous intéresse : http://www.iscpc.org/index.htm 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 67

http://submarinecablemap.com/ 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 68

Réseau télégraphe en 1901 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 69

Structure de l Internet Les fournisseurs Tier 2 sont des fournisseurs d accès à internet plus locaux, comme Belgacom. Ils sont connectés à un ou plusieurs Tier 1 et éventuellement à d autres Tier 2 Les Tier 2 payent les services des Tier 1 pour se connecter à Internet. Les Tier 3 sont de plus petits ISP qui louent les services des Tier 2. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 70

Structure de l Internet 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 71

Partie 1 : Introduction Contenu : Qu est ce qu Internet? Qu est ce qu un protocole? Hôtes, réseaux d accès, support physique Cœur du réseau, commutation de circuits / paquets, structure d Internet Performances : pertes, délais, étranglement Couche de protocoles Histoire 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 72

Délais Une fois qu un paquet est reçu, le routeur doit vérifier que celui-ci est intègre et le rediriger vers la bonne sortie. Cela prend aussi un peu de temps : le temps de traitement. De plus, quand un paquet arrive sur un routeur, celui-ci doit les stocker dans une mémoire tampon afin de les renvoyer : délai de mise en tampon. Il faut également prendre en compte le temps qu il faut pour envoyer le signal sur le support : le délai de transmission. Sur un moyen de transmission, l information ne transite pas instantanément. Elle se déplace en un certain temps : le délai de propagation. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 73

Délais Analogie avec un groupe de voitures sur une autoroute. Groupe = un message. Voiture = un paquet. L autoroute contient des péages tous les 100 km. 100 km 100 km groupe de 10 voitures péage péage Les voitures se propagent à 100 km/h Le choix de la borne de péage prend 10 secondes (traitement) La file du péage dure 2 minutes (mise en file) Le temps pour payer et ouvrir la barrière dure 30 secondes (transmission) 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 74

Délais et routes réelles L utilitaire traceroute fournit des mesures de délais et indique la route (les routeurs) prise par les paquets d un point A à un point B. Algorithme : Pour chaque i : A envoie 3 paquets vers le routeur i sur le chemin vers la destination le routeur i renvoie les paquets à A A calcule le délai entre l envoi et la reception du paquet 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 75

Délais et routes réelles traceroute gaia.cs.umass.edu (tracert sous Windows) Calcule la route et les délais vers un serveur aux USA. Essayez vous même Démarrer -> exécuter -> «cmd» -> tracert unemachine 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 76

Pertes La mémoire tampon d un routeur a une taille limitée. Si la mémoire est remplie, le routeur ne peut enregistrer le paquet et donc celui-ci est perdu. Un paquet perdu peut être retransmis par le nœud précédent par la source ou pas du tout 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 77

Débit (throughput) Le débit est le nombre de bits par unité de temps qui sont transférés entre la source et la destination. débit instantanné : à un certain temps débit moyen : calculé sur une période plus longue 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 78

Etranglement Si Rs < Rc, quel est le débit moyen? Si Rs > Rc, quel est le débit moyen? Liaison d étranglement : liaison sur le chemin qui contraint le débit 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 79

Partie 1 : Introduction Contenu : Qu est ce qu Internet? Qu est ce qu un protocole? Hôtes, réseaux d accès, support physique Cœur du réseau, commutation de circuits / paquets, structure d Internet Performances : pertes, délais, étranglement Pile de protocoles Histoire 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 80

Analogie 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 81

Pile de protocoles Les réseaux sont complexes et sont composés de beaucoup de parties : hôtes routeurs supports physiques différents applications protocoles matériel, logiciel Comment organiser la structure d un réseau? Pour qu internet fonctionne, il faut définir des standards pour chaque composant. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 82

Organisation d un voyage en avion Une série d étapes à faire dans l ordre : 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 83

Organisation d un voyage en avion Couches : chaque couche (layer) implémente un service via des actions à l intérieur de sa couche en utilisant les services de la couche supérieure 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 84

Pourquoi un modèle en couches? Utiliser des systèmes complexes : La modularisation facilite la maintenance et la mise à jour des systèmes On peut changer l implémentation interne d une couche de façon transparente pour l ensemble du système (analogie avec les fonctions dans un programme) Chaque module (couche, layer) reçoit des informations de la couche supérieure et envoie des informations à la couche inférieure (besoin de standardisation) Chaque couche correspond à un niveau d abstraction. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 85

Pile de protocoles Internet couche application FTP, SMTP, HTTP couche transport : transfert de données de processus à processus TCP, UDP couche réseau : route les paquets de la source à la destination IP, protocoles de routage couche hôte à hôte : transfert les données entre éléments réseaux voisins PPP, Ethernet + support physique 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 86

Modèle OSI / ISO Ajoute deux couches : Présentation : permet aux applications d interpreter le sens des données (compression, cryptage) Session : synchronisation, rétablissement d échange de données, etc. La pile de protocole Internet ne contient pas ces couches. Si on en a besoin, on les implémentera dans la couche application. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 87

Protocoles 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 88

OSI vs TCP/IP OSI : la recherche, la standardisation TCP/IP : la pratique 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 89

Utilisation du modèle TCP/IP 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 90

Modèle hybride Dans ce cours (et dans beacoup de livres), on utilisera le modèle suivant qui se base sur le modèle TCP/IP mais qui distingue la couche liaison de données (transfert de données entre éléments voisins) et la couche physique (écrire des bits sur un câble ou dans les ondes). 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 91

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Couche physique Fontions : réaliser la transmission des bits venant de la couche supérieure suivant les caractéristiques du support au travers d un canal de communication réceptionner les signaux et les convertir en bits de données à délivrer à la couche supérieure Unité d information : le bit 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 93

Couche de liaison de données Fontions : Gérer les nœuds voisins dans un réseau Formater les informations reçues de la couche supérieure en trames, gérer l accès au support de transmission Regrouper les bits reçus de la couche inférieure en unités (trames) Gérer les erreurs de transmission Unité d information : la trame La trame comprend des informations comme l adresse (MAC) 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 94

Couche réseau Fontions : Gérer les connexions entre les nœuds du réseau (de bout en bout), gérer le routage Permettre l interconnexion de réseaux de différentes technologies Unité d information : le datagramme Un datagramme contient des informations comme l adresse (IP) 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 95

Couche transport Fontions : vérifier l intégrité des données reçues responsable du multiplexage (découper l information en paquets, recomposer les paquets) Unité d information : le segment Un segment contient des informations comme l adresse de l application (port TCP/UDP) 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 96

Couche application Fontions : développement d applications réseaux. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 97

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Partie 1 : Introduction Contenu : Qu est ce qu Internet? Qu est ce qu un protocole? Hôtes, réseaux d accès, support physique Cœur du réseau, commutation de circuits / paquets, structure d Internet Performances : pertes, délais, étranglement Pile de protocoles Histoire 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 99

Commutation de paquets 1958 1972 : Premiers essais de commutation de paquets 1958 : premier Modem 1961 : Kleinrock du MIT publie une théorie sur la commutation de paquets pour transmettre des données et montre son efficacité théorique 1962 : début du projet de recherche ARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), une agence du ministère de la défense américaine où Licklider propose un réseau global d ordinateurs 1967 : première conférence sur ARPANET 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 100

ARPANET 1969 : connexion de 4 universités américaines sur ARPANET via l Interface Message Protocol de Kleinrock 1971 : 23 ordinateurs sont connectés à ARPANET et le premier email est envoyé par Ray Tomlinson. 1972 : Création de l InterNetworking Working Group, organisme chargé de la gestion d Internet. 1973 : L angleterre et la Norvège rejoingnent le réseau avec chacun un ordinateur. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 101

ARPANET de 69 à 72 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 102

Nouveaux réseaux 1970 1980 : Interconnections et nouveaux réseaux. 1970 : ALOHAnet : réseau satellite pour l archipelle d Hawaii Premier réseau à utiliser le même média partagé Les idées seront reprises par Ethernet 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 103

Nouveaux réseaux 1974 : Cerf et Kahn définissent une architecture pour interconnecter des réseaux. Les principes sont : minimaliste et autonome : ne pas faire de changement aux réseaux existants best effort contrôle décentralisé 1976 : Ethernet est défini à Xerox PARC fin des années 70 : des architectures propriétaires apparaissent : DECnet, SNA, XNA commutation de paquets de taille fixe 1979 : ARPANET a 200 nœuds. 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 104

Ethernet http://gadgets.boingboing.net/2009/06/30/first-ethernet-cable.html Mémo interne à PARC en 73 par Bob Metcalfe 1976 : 100 noeuds connectés chez PARC 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 105

Nouveaux protocoles Années 80 : Nouveaux protocoles et prolifération des réseaux 1982 : le protocole mail SMTP est défini 1983 : le protocole TCP/IP est déployé et Internet est défini 1983 : le protocole DNS est défini pour la traduction d adresse 1985 : le protocole FTP est défini 1988 : ajout à TCP d un mécanisme de contrôle de congestion 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 106

Prolifération des réseaux 1984 : 1000 ordinateurs connectés 1987 : 10 000 ordinateurs connectés 1989 : 100 000 ordinateurs connectés 1992 : 1 000 000 ordinateurs connectés 1996 : 10 000 000 ordinateurs connectés 1999 : 200 000 000 utilisateurs 2005 : 1 000 000 000 utilisateurs 2007 : 2 500 000 000 utilisateurs 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 107

World Wide Web 1990 : ARPANET disparaît 1991 : Annonce publique du World Wide Web HTML / HTTP : Tim Berners-Lee 1993 : Premier navigateur web MOSAIC Fin des années 90 : commercialisation d Internet 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 108

Aujourd hui Messagerie instantannée Partage de fichiers P2P Gigabits par seconde Voice over IP Télévision numérique Youtube Jeux vidéos Mobilité 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 109

Vidéo http://www.youtube.com/watch?v=9hiqjrmhtv4 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 110

Fin de la partie 1 Contenu : Qu est ce qu Internet? Qu est ce qu un protocole? Hôtes, réseaux d accès, support physique Cœur du réseau, commutation de circuits / paquets, structure d Internet Performances : pertes, délais, étranglement Pile de protocoles Histoire 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 111

Prévoir une interrogation 2013-2014 GNET - Introduction - Boris Verhaegen 112