CH1: INTRODUCTION AU CONCEPT RÉSEAUX INFORMATIQUES

N. Ouesalti

A.U : 2015-2016

PLAN

1. Introduction et définitions

2. Structure d’un réseau

3. Classification des réseaux

4. Topologies des réseaux

5. Mesures de performance d’un réseau

2

1. APPARITION DES RÉSEAUX

Le besoin des entreprises d’adopter les réseaux

N’étant pas interconnectés, les micro-ordinateurs n’avaient aucun moyen efficace pour partager des données

Il fallait aux entreprises une solution ;

Qui évite la duplication de l’équipement et des ressources

Qui permet aux micro-ordinateurs de communiquer de manière efficace

la mise en place d’un réseau a permis à ces entreprises d’augmenter leur

productivité et de faire économiser leur argent

Des réseaux à petite échelle (réseaux locaux) des réseaux à très grande échelle (réseaux étendus)

Ces communications (liaisons) étaient uniquement

destinées au transport des données informatiques

(tendance actuelle : transport du son et de la vidéo).

3

DÉFINITIONS

Téléinformatique

Association du traitement (domaine de l’informatique) et du transport (domaine des télécommunications) de l’information (ex: transmission d’informations numériques entre plusieurs systèmes informatiques)

≠Télécommunication :

toute transmission, émission ou réception de signes, de signaux, d’écrits, d’images, de sons ou de renseignements de toute nature, par fil, radioélectricité, optique ou autres systèmes électromagnétiques. Tous les types de communication à distance. Ex. : téléphone,

Télématique :

Mise en oeuvre conjointe des télécommunications et de l’informatique visant à offrir des services informatisés à distance.

Réseau

Un réseau est tout système téléinformatique composé d’un ensemble d’équipements reliés par des voies de communication (filaires ou sans fils), et par lesquels peuvent communiquer ces équipements.

4

DÉFINITIONS

Noeud : C’est une station de travail, une imprimante, un serveur ou toute entité pouvant être adressée par un numéro unique.

Serveur : Dépositaire centrale d’une fonction spécifique : service de base de donnée, de calcul, de fichier, mail, ….

Paquet : C’est la plus petite unité d’information pouvant être envoyer sur le réseau. Un paquet contient en général l’adresse de l’émetteur, l’adresse du récepteur et les données à transmettre.

Un commutateur (routeur) : ordinateur spécialisé qui permet d’acheminer des paquets. 5

OBJECTIFS D’UN RÉSEAU

Partage de ressources matérielles et logicielles

Rendre accessibles à chaque utilisateur du réseau (des

terminaux ou des applications); Fichiers,

Programmes

Matériels (imprimante,…)

Communication

Échange d’informations de tous types entre personnes géographiquement éloignées

Résistance aux pannes

Dupliquer les fichier sur plusieurs machines récupération des données en cas de défaillance matérielle ou de perte de fichiers

Coûts faibles

Prendre en compte le compromis coût/performance (prix de revient, qualité, sécurité, simplicité, efficacité)

6

EXEMPLES D’UTILISATION DE RÉSEAU

Communication (personnes, processus)

Courrier électronique (Mail)

Forums

vidéo-conférence

Enseignement à distance (e-learning)

Télé-travail

Accès à des services distants

Achats ou vente de produits en ligne

Consultation de compte bancaire à distance

Inscription à distance

7

STRUCTURE D’UN RÉSEAU

Un réseau informatique est composé :

D’un ensemble de de machines appelées machines-hôtes ou terminaux , connectées selon un sous-réseau de communication dont le rôle consiste à transporter les messages d’une machine à une autre.

De lignes de transmission appelées aussi circuits de transmission, canaux de transmission ou encore les jonctions. Leur rôle est le transport des données sous forme de bits.

D’un ensemble d’éléments d’interconnexion : ce sont des machines spécialisées qui permettent de relier les machines hôtes entre elles à travers un sous-réseau ou les sous-réseaux entre eux. 8

LES ÉQUIPEMENTS D’INTERCONNEXION

Ils sont utilisés pour étendre les connexions de

câbles et de gérer les transferts de données entre

les machines hôtes:

Répéteur

Concentrateurs (Hub)

Commutateur (switch)

Pont

Routeur

9

EXEMPLE DE STRUCTURE D’UN RÉSEAU

10

CLASSIFICATION DES RÉSEAUX

Les réseaux peuvent être classés selon plusieurs critères

:

– caractéristiques physiques : support, débit, délai, etc

– caractéristiques logiques : protocoles, synchronisme,

qualité de service, etc

– portée géographique : locale, nationale, internationale,

– nature : public, privé

– caractéristiques économiques : coût de connexion,

coût de communication, coût et délai d’installation,

disponibilité, procédure d’´établissement de

communication 11

CLASSIFICATION SELON LA TAILLE DU RÉSEAU (1)

Selon les distances entre les machines et les débits

(quantités d’information qu’on peut transmettre en

seconde) maximums dans le réseau, on peut distinguer

les cinq types suivants :

Les BUS.

Les structures d’interconnexion et les PAN.

Les réseaux locaux (LAN).

Les réseaux métropolitains (MAN).

Les réseaux étendus (WAN).

12

CLASSIFICATION SELON LA TAILLE DU RÉSEAU (2)

Les BUS :

inférieurs à 1 mètre,

ils interconnectent les processeurs, les mémoires, les entrées-sorties d’un calculateur ou d’un multiprocesseur.

Les PAN (Personal Area Network) :

quelques mètres,

ils interconnectent les équipements personnels : liaison sans fil ordinateur/souris, clavier, imprimante…

LAN: (Local Area Network )- réseau local

10 m/1 km : salle/immeuble/campus

ils interconnectent les équipements informatiques d’une même entreprise, d’une même université, pour satisfaire tous les besoins internes de cette entreprise.

débit de quelques Mbit/s à quelques Gbit/s. 13

CLASSIFICATION SELON LA TAILLE DU RÉSEAU (3)

MAN: (Metropolitan Area Network) - réseau métropolitain

10 km : interconnexion de plusieurs sites dans une même ville,

interconnexion des réseaux locaux situés dans des bâtiments différents. (Ex: les différents sites d'une université ou d'une administration, chacun possédant son propre réseau local).

WAN : (Wide Area Network )- réseau longue distance

100 km/1 000 km : ils interconnectent des sites et des réseaux à l’échelle d’un pays,

Fournit des ressources distantes en temps réel connectées aux services locaux

fournit des communications instantanées à l’intérieur de grandes zones géographiques

les infrastructures physiques sont soit terrestres, soit satellitaires.

Internet

10 000 km : planète, interconnexion de réseaux 14

ORGANISATIONS STRUCTURELLE & FONCTIONNELLE

D’UN RÉSEAU

Organisation structurelle (topologie) :

•précise comment sont interconnectés les différents

réseaux/ordinateurs/boîtiers

=> Réseau en bus, étoile, anneau, etc.

Organisation fonctionnelle (architecture

réseau)

•Précise comment les différentes activités sont

organisées entre elles

=> Modèle en couches 15

TOPOLOGIE DES RÉSEAUX

Définition: Organisation physique et logique d’un

réseau.

Topologie physique

Supports de transmission (câbles, optique, hertzien)

Equipements de routage (d’interconnexion): routeurs, hub, switch, bridge

Equipements de traitement (terminaux/hôtes): stations, serveurs, périphériques, capteurs, automates …)

architecture physique (Mode d’interconnexion): étoile, bus, anneau, arbre…

Topologie logique

Architecture logique: Types de communication (uni – bidirectionnelle)

Modes de transmission /Protocole (commutation paquets, circuits, messages )

Architecture logicielle: logiciels d’acheminement des données

16

MODES DE TRANSMISSION

Deux modes de transmission :

• mode de diffusion : un seul canal de transmission, partagé par tous.

politiques d’accès au support (écouter, envoyer ou attendre)

La liaison relie toutes les machines du réseau; chaque message envoyé par une machine est automatiquement reçu par toutes les autres machines liées par cette liaison

Un champ d’adresse au sein du message envoyé permet de préciser le destinataire ,

À la réception du message, chaque machine teste, par cette adresse, si le message lui est destiné, elle l’ignore si ce dernier ne la concerne pas.

• mode point-à-point : le support physique (câble) relie une paire d’équipement seulement.

Quand deux équipement non directement connecter entre eux veulent communiquer, ils le font par l’intermédiaire des autres noeuds du réseau.

17

CLASSIFICATION DES TOPOLOGIES PHYSIQUES DES

RÉSEAUX

Les topologies physiques des réseaux peuvent être

classées en deux groupes:

Les topologies dans le cadre des liaisons en mode point

à point

Les topologies dans le cadre des liaisons en mode

diffusion

18

LES TOPOLOGIES EN MODE POINT À POINT (1/2)

Topologie en étoile

Tous les câbles sont raccordés

à un équipement réseau central (concentrateur)

En cas de défaillance de l’élément

central, tout le réseau devient défaillant

Concentrateur est un peu cher

Un nœud en panne ne perturbe pas le réseau

19

Topologie maillé

Chaque hôte possède ses propres

connexions à tous les autres hôtes

Permet de garantir une protection

maximale contre l’interruption de service

Topologie en arbre

20

LES TOPOLOGIES EN MODE POINT À POINT (2/2)

LES TOPOLOGIES EN MODE DIFFUSION (1/2)

La topologie en bus

(réseau local) Les stations partagent le même bus

(liaison physique commune). Le message est diffusé à

toutes les stations.

À chaque instant, une seule machine est autorisée à

transmettre, le reste des machine doit s’abstenir à

émettre

(-): rupture d’un cable donc réseau en panne

(+) nœud en panne n’influe pas sur le réseau

21

Connecteur spécial

Topologie en anneau (boucle)

Chaque hôte est connecté à son voisin, le dernier

hôte se connecte au premier

Pour que les messages ne tournent pas indéfiniment

le noeud émetteur retire le message lorsqu’il lui

revient. Si l’un des éléments du réseau tombe en

panne, alors tout s’arrête.

Une ligne rupturée donc arrêt global du réseau

Un nœud en panne ne perturbe pas le réseau, il sera

court-circuité

22

LES TOPOLOGIES EN MODE DIFFUSION (2/2)

TOPOLOGIE LOGIQUE: MODE DE TRANSFERT

DE L’INFORMATION

unicast : point à point ; les deux équipements sont interconnectés directement via un même et unique support de communication. C’est le cas général (téléphone)

multicast : multidiffusion ; une source, des destinations multiples. Permet d’atteindre plusieurs correspondants à la fois, utilisé dans certaines applications (Conférence à plusieurs utilisateurs)

broadcast : multidiffusion ; une source, toutes les cibles possibles (en général, toutes les machines d’un réseau local) (TV) 23

LES SUPPORTS DE COMMUNICATION

Deux grandes classes de supports de transmission :

Les supports à guide physique

les paires torsadées, les câbles coaxiaux, les fibres

optiques, ...

Les supports sans guide physique

les faisceaux hertziens ( onde électromagnétique),

radio-électriques, lumineuses,...

24

CARACTÉRISTIQUES DE LA TRANSMISSION : MODE DE

TRANSMISSION

Unidirectionnelle (simplex):Echange unidirectionnel (clavier, souris, ….)

Bidirectionnelle à l’alternat (half duplex):Echange bidirectionnel mais alternativement

Bidirectionnelle (full duplex):Echange bidirectionnel en même temps (téléphone)

La plupart des liaisons utilisent deux supports de communication : un dans chaque sens, chacun des supports étant utilisé unidirectionnellement (par exemple : 2 paires métalliques).

25

Deux modes de fonctionnent :

Mode connecté (Stream): Téléphone

Mode non connecté (Datagramme): Poste

26

MODE DE FONCTIONNEMENT D’UN RÉSEAU

MODE CONNECTÉ

27

toute communication entre 2 équipements suit le processus suivant:

1) L'émetteur demande l'établissement d’une connexion par l’envoie d’un bloc de données spéciales. (ex numérotation)

2) Si le récepteur refuse cette connexion la communication

n’a pas lieu.

3) Si la connexion est acceptée, elle est établie par mise en

place d’un circuit virtuel avec réservation de ressources ou circuit physique dans le réseau reliant l'émetteur au récepteur.

4) Les données sont ensuite transférées d’un point à l’autre. (ils dialoguent)

5) La connexion est libérée. (décroche)

C ’est le fonctionnement bien connu du réseau téléphonique classique.

MODE DE TRANSMISSION: MODE CONNECTÉ

(+) permet de contrôler proprement la transmission :

authentification des intervenants, contrôle de flux

(+): Les données arrivent dans l’ordre d’émission

(+): Accord entre les utilisateurs (synchronisation)

(-) Lourdeur de mise en place d’une connexion.

(-) Réservation du chemin pendant toute la durée de la

communication.

28

On appelle ce service: service Stream

MODE NON CONNECTÉ (CIRCUIT VIRTUEL)

blocs de données, appelés datagramme, sont émis sans

vérifier à l’avance si l’équipement à atteindre, ainsi que

les nœuds intérimaires éventuels, sont bien actifs. C’est

alors aux équipements gérant le réseau d’acheminer le

message étape par étape et en assurant éventuellement

sa temporisation jusqu’à ce que le destinataire soit

actif.

Ce service est celui du courrier postal classique et suit

les principes généraux suivants:

1) Le client poste une lettre dans une boite aux lettres

2) Chaque client a une @ propre et une boite aux lettres

3) Le contenu de l’information reste inconnu

4) Les supports du transport sont inconnus de l’utilisateur

du service. 29

(+): Intéressant pour le transport des messages

courts

(-): Si plusieurs lettres sont émises de suite, elles

sont traitées indépendamment, Il n’y a aucune

garantie qu’elles arrivent dans le même ordre au

destinataire

(-) Absence de négociation entre émetteur et

récepteur (ni contrôle de flux ou d’erreur).

(-): possibilité de perte de datagrammes

30

MODE NON CONNECTÉ

RÉSEAU

31

LIGNES DE TRANSMISSION

32

33

COMMUTATEUR CISCO

34

ROUTEUR

35

TECHNIQUES DE TRANSFERT:

POURQUOI MULTIPLEXER ET COMMUTER ?

Quel est le problème ?

Comment mettre en relation deux entités

communicantes du réseau ?

interconnexion totale de N stations = N(N-1)/2 liens

physiques

Comment répartir la charge du réseau et être

résistant aux pannes ?

résistance aux pannes : plusieurs chemins pour aller

de A à B

si plusieurs chemins, lequel choisir ?

36

PRINCIPE MULTIPLEXAGE

Acheminement simultané de plusieurs

communications sur un même lien physique

37

PRINCIPE DE LA COMMUTATION

Aiguillage de la communication d'un canal en entrée vers

un canal de sortie

Diverses techniques

commutation de circuits

commutation de messages

commutation de paquets

commutation de trames

commutation de cellules

Un réseau à commutation assure une

connectivité totale du point de vue utilisateurs

38

Principe: Avant tout échange d’information, un Chemin

physique doit être établi entre les entités désirant

communiquer

Tout dialogue se décompose en 3 phases :

1. (connexion) Établissement par les commutateurs du circuit

entre les équipements terminaux par réservation de l’ensemble

des circuits nécessaires à l’intérieur du réseau. (signalisation)

2. 2. (transfert)Transfert des informations.

3. 3. (libération) Libération pour permettre la réutilisation des

différents circuits par d’autres équipements terminaux le circuit

est bloqué tant que les deux abonnés ne l’ont pas libérer

pas de stockage intermédiaire des données

facturation à la minute

Exemple : le Réseau Téléphonique Commuté

(-) s'il n'y a plus de ressource disponible de bout en bout, la

connexion est refusée

39

LA COMMUTATION DE CIRCUITS (½)

40

LA COMMUTATION DE CIRCUITS (2/2)

LA COMMUTATION DE CIRCUITS

41

LES RÉSEAUX À COMMUTATION DE MESSAGES (1/2)

Principe

Pas d'établissement préalable de la communication(aucun lien physique entre la source et le destinataire)

la communication est constituée de messages. Le message transite ainsi à travers le réseau par réémissions successives entre les commutateurs

Avantages

en cas de fort trafic, il n'y a pas de blocage lié au réseau empêchant l’émission : le message est simplement ralenti

Suppression de la phase d’établissement de la connexion ce qui implique un gain en temps pour les systèmes échangeant peu d’information.

Inconvénients

nécessite une mémoire de masse importante dans les commutateurs

temps d'acheminement non maîtrisé

si un message est corrompu, il devra être retransmis intégralement

Exemple d'application : systèmes de messagerie

facturation en fonction de la quantité de données

42

LES RÉSEAUX À COMMUTATION DE MESSAGES (2/2)

43

sur chaque noeud du réseau, un message est

reçu en entier

stocké si nécessaire (occupation des lignes suivantes)

analysé (contrôle des erreurs)

transmis au noeud suivant, etc

COMMUTATION DE MESSAGES

44

LES RÉSEAUX À COMMUTATION DE

PAQUETS

Principe

le message est découpé en paquets (fragments) de petite

taille

chaque paquet est acheminé dans le réseau

indépendamment du précédent (et des autres)

pas de stockage d'information dans les noeuds

intermédiaires le séquencement des paquets n'est plus

garanti

reconstitution du message à l’arrivée avec

éventuellement un réordonnancement des paquets 45

LES RÉSEAUX À COMMUTATION DE PAQUETS

Avantages

Réduction du délai de transmission.

transmission plus rapide que dans la commutation de messages

retransmission uniquement du paquet erroné en cas d'erreurs

Inconvénients

Perte d’efficacité dans l’utilisation des voies puisque les informations d’adressage et de numérotation doivent être rajoutées au niveau de chaque paquet.

Complexité de traitement due au segmentation des messages à leur entrée dans le réseau et le réassemblage des paquets à leur sortie.

il peut être nécessaire de réordonner les paquets pour reconstituer le message

46

47

ROUTAGE DES PAQUETS

48

49

COMMUTATION CIRCUITS VS

COMMUTATION PAQUET

COMMUTATION PAQUET VS ROUTAGE

PAQUET

50

51

52

MESURES DE PERFORMANCE D’UN RÉSEAU

Débit:

Quantité d’informations qu’un réseau peut faire

passer par unité de temps

Unité : bit par second (b/s)

Echelle : Kbit/s = 1000 b/s, Mbit/s = 1000 Kbit/s,

Gbit = 1000 Mbit/s

53

DURÉE DE TRANSMISSION DES DONNÉES

C’est le temps nécessaire pour envoyer les données sur le réseau

On pose:

BP: la bande passante théorique maximale de la liaison entre l’hôte émetteur et l’hôte récepteur (en bits/s)

P : débit effectif au moment du transfert (en bits/s)

D : Durée de transmission des données (en secondes)

T : Taille du fichier (en bits)

Temps de transmission dans le cas idéal (meilleur téléchargement)

D=T/BP

Temps de transmission (téléchargement type)

D=T/P 54

DURÉE DE PROPAGATION DES DONNÉES

C’est le temps que met un bit pour aller de

l’émetteur au récepteur

Durée propagation = distance / vitesse de

propagation

55

MESURES DE PERFORMANCE D’UN RÉSEAU

Latence = durée de transmission + durée de

propagation + temps d’attente

Temps d’attente : c’est le temps perdu par le

réseau (attente des ressources)

Exemple

Envoie de fichier multimédia de taille 100 Mbits,

vers une destination éloignée de 10000 Km

Vitesse de propagation 2/3 c (avec c : vitesse de la

lumière )

Temps d’attente négligeable

Calculer la latence pour un débit de 100 Mbits/s

56

MESURES DE PERFORMANCE D’UN RÉSEAU

57