INTRODUCTION AUX RESEAUX INFORMATIQUES

Département du Génie Electrique et Informatique INTRODUCTION AUX RESEAUX INFORMATIQUES Slim Abdellatif - slim@insa-toulouse.fr Support de cours : C. Chassot 1

Objectifs du cours Décrire les principes de fonctionnement des réseaux informatiques en mettant l accès sur l Internet et les principales technologies associées Bibliographie Computer Networks: A Systems Approach. Larry L Peterson, Bruce S. Davie. Morgan Kaufmann Computer Networking -A Top-Down Approach Featuring the Internet, James F. Kurose and Keith W. Ross, Addison Wesley, 2002. Computer Networking with Internet Protocols, William Stallings, Prentice Hall 2004. Data Communications and Networking. Behrouz A. Forouzan. McGrawHill, 2003. 2

Aspects pratiques 15h de cours (12.5 en IMACS) 2 séances de TD (1 en IMACS) 1 séance de TP et 1 examen écrit Suite pour 3MIC-GI et 3MIC-RT Applications et transport dans l Internet BE Applications et transport dans l Internet 3

Plan du cours 3 Parties Introduction Terminologie Besoins en communication des applications réparties Concepts fondamentaux Fonctionnalités réseau Architectures réseau Architecture TCP/IP Architecture des réseaux locaux - Ethernet 4

Chapitre 1 : Introduction Plan Notion de réseau Applications d un réseau

1. Notion de réseaur Qu est ce qu un réseau de communication? terminal terminal Équipement rare réseau serveur Réseau informatique : Système de communication fondé sur l interconnexion d équipements informatiques Eléments d un réseau? Liens, Interfaces réseau, nœuds intermédiaires, et les hôtes/terminaux Objectif? Support d applications réparties Partage de ressources rares 6

1. Notion de réseaur Classifications des réseaux Plusieurs critères? Couverture, application, droit d accès,.. Classification suivant la couverture : les réseaux locaux (LAN - Local AN) Exemples? les réseaux grande distance (WAN - Wide Area Network) Exemples? les réseaux métropolitains (MAN - Metropolitain AN) Exemples? Réseaux de réseaux l interconnexion de réseaux par le biais d équipement(s) d interconnexion : «répéteur» «hub» pour la technologie Ethernet «pont» «switch» pour la technologie Ethernet «routeurs» «routeur IP»pour l Internet (TCP/IP) 7

1. Notion de réseaur E F E ATM Internet Rout. IP Rout. IP C Ethernet Rép. Pont Ethernet A B D Rout. IP Ethernet G Token Ring H 8

1. Notion de réseaur une brève introduction à Internet Internet? Une collection de réseaux organisé d une manière assez hiérarchique ISP* Tier 1 : une dizaine de gros ISP interconnectés uunet, sprint, opentransit ISP Tier 2 ISP nationaux et régionaux, e.g. France Télécom Client Tier1 et Tier2 Fournisseur Tier2 et 3 ISP Tier 3 Petit ISP régionaux ou grandes entreprises local ISP local ISP Tier 3 ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP Tier 1 ISP local local ISP ISP Tier-2 ISP NAP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP Tier-2 ISP local ISP Source : Computer Networking. J.F.Kurose, K.W. Ross *ISP : Internet Service Provider FSI : Fournisseur de services Internet 9

1. Notion de réseaur une brève introduction à Internet Les données traversent plusieurs réseaux pour atteindre leur destinations local ISP Tier 3 ISP Tier-2 ISP local ISP Tier 1 ISP local ISP Tier-2 ISP NAP local ISP local ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP Source : Computer Networking. J.F.Kurose, K.W. Ross Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP Tier-2 ISP local ISP 10

1. Notion de réseaur une brève introduction à Internet:Exemple de l'insa 11

1. Notion de réseaur une brève introduction à Internet:Exemple de l'insa Remip (Réseau Régional de la Recherche en Midi-Pyrénées) http://www.remip.prd.fr/doku.php 12

1. Notion de réseaur une brève introduction à Internet:Exemple de l'insa 13

1. Notion de réseaur une brève introduction à Internet:Exemple de l'insa GÉANT2 : connectivité transatlantique 10G AMS NYC (NSF) 10G LON NYC (I2) Nx10G EU US (GN2) 14

1. Notion de réseaur une brève introduction à Internet:Exemple de l'insa 15

2. Applications d un d réseau r informatique Application répartie/réseau un ensemble de programmes (processus applicatifs) qui s'exécutent sur plusieurs noeuds terminaux qui coopèrent par l'échange de messages. Cet échanges respectent des règles établies par des protocoles de communication dits de niveau application Exemple : navigation WEB Qcq applications réparties courantes World Wide Web Messagerie électronique, transfert de fichier, remote login, streaming multimedia/vidéo/audio, Téléphonie, visioconférence, messagerie instantanée, partage de fichier paire-à-paire, jeu en réseau proce ssus applic atif proce ssus applic atif proce ssus applic atif 16

2. Applications d un d réseau r informatique Modèle de coopération des processus applicatifs/architecture des applications Modèle client/serveur Processus serveur : Fournit des services Toujours connecté Attend d'être contacté par un client Processus client Initie la communication en transmettant des requêtes de service au serveur N'est pas toujours connecté au réseau Les clients ne communiquent pas directement entre eux Modèle paire à paire Les processus peuvent jouer le rôle de serveur et de client Ils communiquent directement entre eux 17

2. Applications d un d réseau r informatique Ils ne sont pas toujours connectés Exmple Gnutella Modèle Hybride Messagerie Instantanée Détection de présence en client/serveur Le chat en paire à paire 18

2. Applications d un d réseau r informatique 2.1.Applications classiques Tous respectent le modèle de coopération client/serveur Transfert de fichier représentatif de texte ou d images fixes Bâti sur le protocole FTP (File Transfer Protocol) vishnu[~] ftp ftp> open laas.laas.fr Connected to laas. 220 laas FTP server (Version wu-2.4(4) Fri Dec 1 19:40:24 MET 1995) ready. Name (laas.laas.fr:chassot): chassot 331 Password required for chassot. Password: ****** 230 User chassot logged in. ftp> get cours.doc 200 PORT command successful. 150 Opening ASCII mode data connection for cours.doc (813 bytes). 827 bytes received in 0.01 seconds ftp> vishnu Interface utilisateur FTP 1. requête Client FTP Système de fichiers local Internet laas.laas.fr Serveur FTP 2. Renvoie du fichier demandé : cours.doc Illustration d une application client/serveur Système de fichiers distant 19

2.1.Applications classiques Transfer de fichiers FTP 3 phases : autorisation Navigation puis récupération depuis / stockage dans le système de fichier distant Clôture Protocole commande/réponse Exemples de commandes client: USER username PASS password LIST retourne la liste des fichier d'un répertoire courant RETR filename récupère un fichier depuis l'hôte distant STOR filename stoque une fichier sur le site distant Exemples de retours serveur 331 Username OK, password required 125 data connection already open; transfer starting 425 Can t open data connection 452 Error writing file 20

2.1.Applications classiques Messagerie electronique Messagerie Electronique : Principaux composants: Agent usager (user agent) Serveur de mails (mail servers) Protocole SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Pour la livraison des mail au niveau du serveur de mails du destinataire Protocole d'accès aux mails : pour récupérer les mails depuis le serveur outgoing POP: Post Office Protocol [RFC 1939] message queue IMAP: Internet Mail Access Protocol user mailbox user agent SMTP SMTP POP3 ou IMAP user agent sender s mail server receiver s mail server 21

2.1.Applications classiques Messagerie electronique -> > SMTP SMTP trois phases Mise en relation (lhello) Le transfert de messages Fermeture (au revoir) Protocole commande/réponse Exemple : 22

2.1.Applications classiques Messagerie electronique -> > SMTP Phase hello Phase tranfert de message Phase de fermeture S: 220 hamburger.edu C: HELO crepes.fr S: 250 Hello crepes.fr, pleased to meet you C: MAIL FROM: <alice@crepes.fr> S: 250 alice@crepes.fr... Sender ok C: RCPT TO: <bob@hamburger.edu> S: 250 bob@hamburger.edu... Recipient ok C: DATA S: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself C: Do you like ketchup? C: How about pickles? C:. S: 250 Message accepted for delivery C: QUIT S: 221 hamburger.edu closing connection Source : Computer Networking. J.F.Kurose, K.W. Ross 23

2.1.Applications classiques Messagerie electronique -> > Protocole POP Phase autorisation Commandes client: user: déclare le username pass: password Réponses du serveur +OK -ERR phase transfert client: list: liste le nombre de messages retr: récupère un message en utilisant son numéro dele: efface un message quit S: +OK POP3 server ready C: user bob S: +OK C: pass hungry S: +OK user successfully logged on C: list S: 1 498 S: 2 912 S:. C: retr 1 S: <message 1 contents> S:. C: dele 1 C: retr 2 S: <message 1 contents> S:. C: dele 2 C: quit S: +OK POP3 server signing off Source : Computer Networking. J.F.Kurose, K.W. Ross 24

2.1.Applications classiques WEB Web est une banque mondiale d'informations qui sont reliées entre elles Informations contenues dans des objets web : image JPEG, applet Java, audio file, Et fichiers HTML (Hyper Text Markup Language) chaque objet est adressable par une URL www.someschool.edu/somedept/pic.gif host name path name 25

2.1.Applications classiques WEB Les composants applicatifs du WEB client: navigateur WEB qui demande, reçoit et affiche les objets WEB Serveur WEB : envoie les objets WEB en réponse à une requêt d'un client Protocole http (hypertext transfer protocol) pour le transfer des objets WEB Protocole requête / réponse Deux types de messages HTTP : request, response PC running Explorer Mac running Navigator HTTP request HTTP response HTTP request HTTP response Server running Apache Web server Source : Computer Networking. J.F.Kurose, K.W. Ross 26

2.1.Applications classiques WEB Exemple de message HTTP de type request : request line (GET, POST, HEAD commands) header lines Exemple d'un message réponse http: GET /somedir/page.html HTTP/1.1 Host: www.someschool.edu User-agent: Mozilla/4.0 Connection: close Accept-language:fr status line (protocol status code status phrase) data, e.g., requested HTML file header lines HTTP/1.1 200 OK Connection close Date: Thu, 06 Aug 1998 12:00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998... Content-Length: 6821 Content-Type: text/html data data data data data... Source : Computer Networking. J.F.Kurose, K.W. Ross 27

2. Applications d un d réseau r informatique 2.2. 2.2.Applications multimédia évolutions technologiques conjointes de l Informatique et des Télécommunications Augmentation de la puissance des machines Introduction de périphériques d acquisition vidéo, audio Supports de communication haut débit et de + en + fiable maîtrise progressive des délais de transit Développement d applications «multimédias» distribuées point à point ou en multipoint 2 participants Plus que 2 participants 28

2. Applications d un d réseau r informatique 2.2. 2.2.Applications multimédia Ex : Application de visioconférence (vidéo + audio) interactive 1 4 2 3 Internet 3 3 4 Appli. au cours desquelles les images et le son d une scène sont : 1. saisis par une caméra et un micro reliés à un ordinateur 2. numérisés au fur et à mesure de leur acquisition 3. transférés vers un ou plusieurs sites distant 4. affichées à l écran et diffusé sur le HP du (des) ordinateur(s) distant(s) au fur et à mesure de leur réception 29

2. Applications d un d réseau r informatique 2.2. 2.2.Applications multimédia Remarques Type d application représentatif des applications multimédias dites distribuées int2eractives (ou «temps réel»), i.e. : dont le délai de transit des données dans le réseau doit être borné pour que l appli soit mise en œuvre correctement Mais, toutes les Appli. non nécessairement interactives (streaming audio/vidéo) 30

2.3. Besoins en communication des applications Par rapport aux applications décrites? Application Data loss Bandwidth Time Sensitive file transfer e-mail Web documents real-time audio/video/ multimedia stored audio/video interactive games instant messaging no loss no loss no loss loss-tolerant loss-tolerant loss-tolerant no loss elastic elastic elastic audio: 5kbps-1Mbps video:10kbps-5mbps same as above few kbps up elastic no no no yes, 100 s msec yes, few secs yes, 100 s msec yes and no Source : Computer Networking. J.F.Kurose, K.W. Ross Classification possible de ces besoins -> 31

2.3. Besoins en communication des applications Besoins associés au transfert des médias dits «discrets» ex : texte, graphisme, image fixe, fortes contraintes de fiabilité sur le transfert des données peu ou pas de contraintes temporelles Exigences sur le débit non fortes Besoins associés au transfert des médias dits «continus» ex : audio, vidéo, contraintes de fiabilité variables contraintes temporelles fortes liées : au degré d interactivité souhaité entre les participants Délai de transit des données dans le réseau borné au média lui-même Variation faible de ces délais : gigue bornée Contraintes sur le Débit contraintes de synchronisation multimédia Exemple : synchro de l image et du son 32

2.3. Besoins en communication des applications Remarques : Transfert potentiellement à haut débit Transfert à débit constant ou faiblement variable Besoin supplémentaire si l application est multipoint disponibilité d un réseau capable de transmettre les données non pas seulement de 1 vers 1 mais de 1 vers plusieurs participants Comment est ce que l Internet répond aux exigences de ces applications? Service TCP : (grossièrement) Transport fiable de données entre processus émetteur et récepteur Adaptation du débit d émission de l émetteur a la charge du récepteur et du réseau Pas de garanties sur les délais de transfert ni sur le débit 33

2.3. Besoins en communication des applications Service UDP : (grossièrement) Transfert non fiable entre processus émetteur et processus récepteur Pas de garantie sur les délais et les débits Application e-mail remote terminal access Web file transfer streaming multimedia Internet telephony Application layer protocol SMTP [RFC 2821] Telnet [RFC 854] HTTP [RFC 2616] FTP [RFC 959] Proprietary proprietary (e.g., Dialpad) Underlying transport protocol TCP TCP TCP TCP TCP or UDP typically UDP Source : Computer Networking. J.F.Kurose, K.W. Ross 34

Conclusion Points importants à retenir : Terminologie réseau: hôte, noeud, noeud terminal, LAN,... Internet Applications réparties, modèle client/serveur Besoins en communication des applications Questions? 35