Université Constantine II Electronique des composants et systèmes Cours de L1 - TRONC COMMUN DOMAINE MATHEMATIQUES INFORMATIQUE Université Constantine 2 Les réseaux
1. Les réseaux 1. Domaines d utilisation des réseaux 2. L internet 3. Objectifs recherchés (des réseaux) 2. Catégories de réseaux 1. Classification des réseaux selon leur taille 3. La structuration physique & logique Bibliographie: 2
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Un réseau informatique est constitué d un ensemble d ordinateurs connectés entre eux par des liaisons physiques. Un réseau informatique permet l échange entre machines distantes de données qui sont si nécessaire relayées de liaison en liaison par les machines intermédiaires. 4
Finalité des réseaux Permettre le partage des ressources Accroître la résistance aux pannes Diminuer les coûts Applications utilisant les réseaux Accès à des services à distance : base de donnée, programmes... Communication : Mail, News, Talk, Téléconférence etc... 5
Internet est un nom qui signifie «Interconnexion de Réseaux» C est le plus grand réseau informatique du monde relie une communauté mondiale en pleine expansion Les type de réseaux regroupés sont : réseaux locaux (universités et entreprises) réseaux métropolitain (campus, ville, agglomération) réseaux régionaux réseaux nationaux L internet est géré de manière décentralisée et pragmatique (coopération et réciprocité) 6
1) La connectivité : permettre à plusieurs types d ordinateurs utilisant des logiciels différents de communiquer entre eux 2) La modularité: utiliser un ensemble restreint d appareils généraux 3) Une implantation simple: solution générale qui peut être installée facilement selon différentes configurations 4) Une utilisation facile: disponibilité d outils de communication libérant les utilisateurs de la connaissance de la structure du réseau 5) La fiabilité: détection et correction des erreurs 6) Une mise à jour aisée: permettre au réseau d évoluer et d être modifiée selon les besoins des utilisateurs et des nouveaux équipements. 7
Pour classer les réseaux plusieurs critères : Distance: Réseaux locaux d entreprise (Local Area Network ou LAN) Réseaux de Communauté urbaine (Métropolitain Area Network ou MAN) Réseaux Généraux (Wide Area Network ou WAN) Topologie : Bus Anneau Etoile Arbre Maillé Débit : réseaux locaux traditionnel : Ethernet 10, 100 Mbits/s Haut débit : ATM 155 ou 622 Mbits/s réseau large échelle : 155 Mbits/s Mode de transmission : Filaire Sans fil Fibre 8
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1. Le matériel: Trois types d éléments : les supports de communication (câbles, fibres, faisceaux, liaisons physiques, lignes de transmission, médium, etc.) les équipements d interconnexion (nœuds, routeurs, ponts, passerelles, etc.) les équipements terminaux (ordinateurs, stations, serveurs, périphériques, machines hôtes, etc.) 10
2. Le logiciel Dans la construction d un réseau la partie purement logicielle est indispensable L ensemble de postes connectés entre eux, doivent respecter des protocoles (des règles) pour transmettre les données Un protocole représente la façon dont les données transitent dans les lignes de communication. 11
Il y a des protocoles pour les applications pour transporter/router l'information pour émettre de l'information sur un support physique Les protocoles doivent gérer les erreurs; la fragmentation / l'assemblage des données Les protocoles sont normalisés Les topologies logiques les plus courantes sont (voir section 6): 1. Ethernet 2. Token Ring 12
4. Les types de réseaux 1. Le "Peer to Peer" 2. Le "Client / Serveur 5. Hardware 1. Les médias de transport 2. Les Topologies 3. Topologie en bus 4. Topologie en étoile 6. Software & protocoles 1. ETHERNET 2. Token Ring 3. les protocoles populaires 13
On distingue généralement les deux types de réseaux suivants : 1. Les réseaux poste à poste (peer to peer ) 2. Réseaux organisés autour de serveurs (Client/Serveur) Le type de réseau à installer dépend des critères suivants : Taille de l entreprise Niveau de sécurité nécessaire Type d activité Niveau de compétence d administration disponible Volume du trafic sur le réseau Besoins des utilisateurs du réseau Budget alloué au fonctionnement du réseau 14
Les postes de travail sont simplement reliés entre eux par le réseau. Aucune machine ne joue un rôle particulier. Chaque poste peut partager ses ressources avec les autres postes. C'est à l'utilisateur de chaque poste de définir l'accès à ses ressources. Il n'y a pas obligatoirement d'administrateur. Dans l'exemple, chaque poste peut partager tout ou une partie de sa mémoire de masse 15
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Il est facile de mettre en réseau des postes qui étaient au départ isolés. Chaque utilisateur peut décider de partager l'une de ses ressources avec les autres postes. Dans un groupe de travail, l'imprimante peut être utilisée par tous. Cette méthode est pratique et peu coûteuse pour créer un réseau domestique 17
Chaque utilisateur a la responsabilité du fonctionnement du réseau. Les outils de sécurité sont très limités. Si un poste est éteint ou s'il se "plante", ses ressources ne sont plus accessibles. Le système devient ingérable lorsque le nombre de postes augmente. Lorsqu'une ressource est utilisée sur une machine, l'utilisateur de cette machine peut voir ses performances diminuer. 18
Ce type de réseau n'offre de réel intérêt que dans une configuration particulière : Les postes sont peu nombreux (pas plus d'une dizaine). Les utilisateurs restent attachés à un poste dont ils sont responsables 19
Les ressources réseau sont centralisées. Un ou plusieurs serveurs sont dédiés au partage de ces ressources et en assurent la sécurité. Les postes clients ne sont en principe que des clients, ils ne partagent pas de ressources, ils utilisent celles qui sont offertes par les serveurs. 20
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Les serveurs sont conçus pour le partage de ressources et ne servent pas de station de travail. Il suffit de les dimensionner en fonction de la taille du réseau et du nombre de clients susceptibles de s'y connecter. Les systèmes d'exploitation de serveurs proposent des fonctions avancées de sécurité. Ils proposent également des fonctions avancées à l'usage des utilisateurs comme par exemple de retrouver son environnement de travail habituel, même s'il change de poste de travail. Les serveurs étant toujours en service (sauf en cas de panne...), les ressources sont toujours disponibles pour les utilisateurs. Les sauvegardes de données sont centralisées, donc beaucoup plus faciles à mettre en œuvre. Un administrateur gère le fonctionnement du réseau et les utilisateurs n'ont pas à s'en préoccuper 22
La mise en place d'un tel réseau est beaucoup plus lourde qu'un cas simple de "poste à poste". Elle nécessite impérativement la présence d'un administrateur possédant les compétences nécessaires pour faire fonctionner le réseau. Le coût est évidemment plus élevé puisqu'il faut la présence d'un ou de plusieurs serveurs. Si un serveur tombe en panne, ses ressources ne sont plus disponibles. Il faut donc prévoir des solutions plus ou moins complexes, plus ou moins couteuses, pour assurer un fonctionnement minimum en cas de panne. 23
Ce type de réseau est évidemment le plus performant et le plus fiable. Ce n'est pas la solution la plus simple pour un réseau domestique c'est le type d'architecture que l'on retrouve sur les réseaux d'entreprise, qui peut parfaitement supporter plusieurs centaines de clients, même plusieurs milliers. 24
Un réseau informatique, c'est comme tout système informatique : il y a du matériel et du logiciel pour le faire fonctionner... Le matériel peut se décomposer en sousgroupes 25
Les câbles en "cuivre" (qui peuvent en fait être construits avec n'importe quel métal bon conducteur). C'est en général le média le moins coûteux, mais également le plus limité, surtout en terme de distance. Les fibres optiques qui ont l'avantage d'être insensibles aux perturbations électromagnétiques dans lesquelles nous baignons. De plus, la vitesse de propagation de la lumière dans ces fibres autorise de longues distances et de nombreuses solutions permettent une très grande bande passante, donc un gros débit de données. 26
Le câblage optique est particulièrement adapté à la liaison entre répartiteurs car elle permet des connexions sur des longues distances. Ce type de câble est très sûr (difficile de mettre un tel câble sur écoute). Ne convient pas pour des connexions dans un réseau local car son installation est problématique et son coût élevé 27
Les liaisons "hertziennes" qui couvrent elles mêmes plusieurs technologies : La liaison "classique" c'est à dire en émission omnidirectionnelle qui encombre beaucoup l'espace mais apporte une grande souplesse dans la mobilité des équipements connectés Un exemple typique en est le téléphone mobile dit «cellulaire» La liaison par faisceau hertzien plus intéressante car l'émission est extrêmement directive Les liaisons par satellite. 28
Les réseaux sans fil sont des réseaux utilisant des ondes hertziennes pour établir une liaison entre 2 équipements mobiles. Dénominations : (voir partie 4 en fin de cours) WLAN : Wireless LAN ; RLAN : Radio LAN ; RLR : Réseau Local Radio ; Wi-Fi 29
La configuration spatiale du réseau est appelé topologie physique. On distingue généralement les topologies suivantes : 1. Topologie en bus 2. Topologie en étoile 3. Topologie en anneau 4. Topologie en arbre 5. Topologie maillée NB: On présentera dans ce qui suit quelques topologies ainsi que le matériel de câblage nécessaire. 30
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Le principe du "BUS" est extrêmement simple : Un conducteur unique représente le réseau. Chaque extrémité est bouclée sur un "bouchon". Chaque poste est "piqué" sur ce bus au moyen d'un "T" de raccordement. La technologie présentée ci-dessous est adaptée aux petits réseaux. 32
Le "T" de type BNC permet les raccordements le câble le plus souvent utilisé est du coaxial de type RG58. Il est souple, fin et relativement facile à mettre en œuvre Le bouchon de terminaison, également de type BNC Les prises de type "BNC" 33
Au final, il est très simple et rapide de connecter entre eux quelques PC par ce moyen Conclusions Malheureusement, ce type de réseau est limité à 10 Mbits/s et n'a plus d'avenir, bien qu'encore suffisant pour un réseau domestique. Il devient de difficile de trouver ce genre d'adaptateur réseau 34
Chaque PC est relié à un concentrateur, encore appelé «HUB» Le câblage est réalisé par un câble constitué de 4 paires torsadées (dont deux seulement servent, l'une pour l'émission et l'autre pour la réception) 35
Les HUBS peuvent être "cascadés" en utilisant un câble de type "paires torsadées" Ou montés sur un BUS, en utilisant un média de type "coaxial" ou "fibre optique" 36
Le câble de type 5 est constitué de 4 paires torsadées. il peut être blindé (écranté) ou non. Le type 5 est certifié pour les réseaux 100 Mb/s. Le câble écranté offre une meilleure immunité au bruit électronique, il est à utiliser de préférence, même si son coût est plus élevé. 37
Ce type de câble est terminé par des connecteurs "RJ45". Voici un exemple de HUB 10 Mb/s: Il possède huit ports de type RJ 45 et un port BNC, permettant un montage sur un BUS RG58. 38
L'exemple est donné pour un petit réseau. Il existe des HUBS 100 Mb/s de 8, 12 ou 24 ports, que l'on peut monter en BUS sur une fibre optique, autorisant des réseaux à haut débit et de très grande taille. 39
Lorsque les réseaux locaux ont commencé à se généraliser, Windows existait déjà dans sa version 3.10 Les couches réseaux ont été intégrées nativement à Windows à partir de la version 3.11, parallèlement à la sortie des premières versions Windows NT Commençons par le niveau le plus bas, sur le câble lui-même 40
(à ne pas confondre avec INTERNET). Un poste qui doit émettre commence par écouter le réseau. Si aucun poste n'est en train de parler, il émet une trame de données. les choses se passent en général bien. Cependant, lorsqu'il y a beaucoup de postes, il peut se faire que deux postes décident d'émettre en même temps; il y a alors une collision entre les deux trames émises et les données deviennent inutilisables. ETHERNET utilise donc un système de détection de collision. Dans ce cas, chaque poste attendra un temps aléatoire et refera une tentative. C'est le procédé le plus employé dans les réseaux locaux actuels. 41
C'est le protocole (Anneau à jeton). Pour parler, il faut avoir le jeton. Le réseau est constitué comme un anneau sur lequel un contrôleur passe un jeton à chaque hôte connecté, à tour de rôle. Ne peut émettre que celui qui dispose du jeton 42
NetBEUI Développé par Microsoft et IBM à l'époque des premiers réseaux de PC, ce protocole simple est fonctionne très bien sur de petits réseaux. Malheureusement, son efficacité décroît avec le nombre de postes. IPX/SPX Développé par la société NOVELL, qui avait la plus grande part dans les premiers réseaux de PC avant que Microsoft ne développe Windows NT. Plus efficace que NetBEUI pour les gros réseaux. TCP/IP Développé dans le monde UNIX, ce protocole est de très loin le plus compliqué. Cependant, il a été conçu au départ pour l'interconnexion de réseaux (IP=Internet Protocol!). C'est le meilleur protocole pour les gros réseaux et il est incontournable pour l'usage d'internet. C'est le standard actuel 43
4. Les types de réseaux 1. Le "Peer to Peer" 2. Le "Client / Serveur 5. Hardware 1. Les médias de transport 2. Les Topologies 3. Topologie en bus 4. Topologie en étoile 6. Software & protocoles 1. ETHERNET 2. Token Ring 3. les protocoles populaires 01/01/2015 44
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Les réseaux informatiques ont pris une telle importance qu'il devient de plus en plus nécessaire de les interconnecter. C'est d'ailleurs le rôle fondamental de l'internet Prenons un exemple simple: Une entreprise disposant de plusieurs succursales, chacune équipées d'un réseau, peut vouloir interconnecter ces réseaux pour une meilleurs distribution de l'information. 46
2.1 Les ponts Ils sont utilisés pour interconnecter deux réseaux utilisant le même protocole. Les "switches", qui ressemblent à des "HUBs", fonctionnent sur ce principe. Alors qu'un "HUB" se contente de répéter toute information qui entre par l'un de ses ports sur tous les autres ports, un "switch" va mémoriser dans une table toutes les adresses MACS présentes sur chacun de ses ports et effectuera un pontage entre les ports concernés par un échange entre deux machines. 47
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Les routeurs sont plus puissants: ils sont capables d'interconnecter plusieurs réseaux utilisant le même protocole entre eux. Ils disposent d'une table de routage qui leur permet d'aiguiller les trames de données vers le bon réseau. Ils permettent une structure maillée, indispensable pour la construction de l'internet 49
Une passerelle est un outil permettant de passer d'un réseau à un autre. Dans un réseau (par exemple TCP/IP comme internet), l'adresse du routeur dans le réseau est dite "adresse de passerelle". Au sens strict du terme, une passerelle est un outil permettant de faire communiquer entre eux deux réseaux n'utilisant pas le même protocole. La passerelle doit alors enlever de la trame les informations spécifiques au protocole émetteur et les remplacer par leurs équivalentes dans le protocole récepteur! 50
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Définition (Wireless Networking) Un réseau sans fil est un réseau de machines qui n'utilisent pas de câbles. C'est une technique qui permet aux particuliers, aux réseaux de télécommunications et aux entreprises de limiter l'utilisation de câbles entre diverses localisations. Applications Nomadisme (accéder à internet via un ordinateur portable, en mobilité) Classification Chaque solution correspond à un usage différent, en fonction de ses caractéristiques (vitesse de transmission, débit maximum, coût de l infrastructure, coût de l équipement connecté, sécurité, souplesse d installation et d usage, consommation électrique et autonomie...). 52
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Définition Réseau individuel sans fil (Wireless Personal Area Network) Faible portée (qqs dizaines de m) Permet la connexion de périphériques (pda, imprimante,...), d'ordinateurs Bluetooth Technologie principale WPAN Lancée par Ericson en 1994 Débit de 1Mbps poiur 30m Très peu gourmand en énergie Norme 802.15.1 HomeRF Home Radio Frequency group (1998). Débit 10Mbps pour 50 à 100m Abandonnée en 2003 au profit du WiFi 54
Définition Réseau local d'entreprise (Wireless Local Area Network) Couvre l'équivalent d'un réseau local d'entreprise (100 m) Relie entre eux les équipements présents dans la zone de couverture WiFi Wireless Fidelity Soutenu par l'alliance WECA Débit jusqu'à 54 Mbps, Portée de plusieurs centaines de m Hiperlan2 High Performance Radio LAN 2.0 Norme européenne Fréquence de 5150MHz à 5300Mhz Débit jusqu'à 54 Mbps, Portée de plusieurs centaines de m 55
Définition Réseau métropolitain (Wireless Metropolitan Area Network) Plus connu sous le nom de Boucle Local Radio (BLR) Permet à un particulier ou une entreprise d'être relié à son opérateur (téléphonie fixe, Internet, télévision...) via les ondes radio. Basé sur la norme 802.16 Technologies Local Multipoint Distribution Service (LMDS) Multichannel Multipoint Distribution Service (MMDS) Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) 56
Définition Réseau étendu sans fil (Wireless Wide Area Network) Plus connu sous le nom de «réseaux cellulaire mobile» Utilisé par les téléphones mobiles Technologies GSM : Global System for Mobile communication GPRS : General Packet Radio Service UMTS : Universal Mobile Telecommunication System 57
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