Introduction aux Architectures de Communicationwpuech/enseignement/DUT_SRC/... · →Moins d'affaiblissement et moins sensible au bruit : réseaux étendus . I ) F) Synchronisation

Réseaux

Introduction aux Architectures de Communication

Puech WilliamIUT Béziers – Université

Montpellier II SRC1 1

Communication

William Puech

Plan

Historique

I) Les réseaux



II) Concepts des télécommunications.

III) Le réseaude télécommunication

IV) Les techniques réseaux

Quelques dates importantes

• 1979 : Transmission de données simples• 1980 : Première spécification Ethernet• 1982 : Les PC partagent les ressources grâce à leur

propre puissance de traitement• 1986 : Apparition des serveurs de fichiers



• 1986 : Apparition des serveurs de fichiers• 1988 : Services de traitement réparti• 1989 : Mise en oeuvre de routeurs• 1990 : Interconnexions de réseaux multiprotocoles• 2000 : Internet

Les années 60-70

RTCORDINATEUR

CENTRAL

MODEM

MODEM

TerminauxNonIntelligentsAsynchrones



Caractéristiques générales :

• pas de protocole, topologie en étoile

• Système central, Terminaux passifs

RTC CENTRALMODEM

Les années 80

• Apparition du PC (Personnal Computer)De nombreux besoins informatiques sont

satisfaits sans faire appel à des structures



satisfaits sans faire appel à des structures centralisées (mainframe).

Progression d'une informatique indépendante.

• Le rôle de la gestion centralisée diminue.

Les années 90• Les réseaux locaux

• La normalisation

• Terminaux intelligents (PC, Station de travail,



Mac)• Les 2 principaux types de réseaux :

• Hiérarchiques (Client/Serveur)• Egal à égal

• Systèmes ouverts• Environnements hétérogènes

I) Les réseaux

A) Eléments des réseaux, B) Buts d'un réseau

C) Supports : des caractéristiques au choix

D) Codage de l'information

E) Modesdetransmission



E) Modesdetransmission

F) Synchronisation entre émetteur et récepteur

G) Les erreurs, H) Fenêtrage, I) Contrôle de flux

K) Mode connecté, L) Mode non connecté

M) Les couches, N) Adressage et nommagePlan du cours

I ) A) Eléments des réseaux

Objets matériels :→ Applications : Services : telnet, ftp, nfs,

messagerie, partage d'imprimante, ...

→ Ordinateurs: Stations : PC, stations de travail,



→ Ordinateurs: Stations : PC, stations de travail,

terminaux, périphériques, …

→ Coupleurs: asynchrone, synchrone, Ethernet, …

→ Adaptateurs: modem, transceiver, …


Objets matériels :

→ Liens : Support: paire torsadée, câble coaxial, fibre

optique, ondes hertziennes. Domaine privé ou public

(opérateurFranceTelecom).



(opérateurFranceTelecom).

→ Boites pour connecter ou interconnecter les liaisons

: nœuds, routeurs, commutateurs, répéteurs, …


Langages : Protocole :

→ Pour que chaque élément puisse dialoguer avec son

homologue. A tout "niveau" : signauxélectriques,



homologue. A tout "niveau" : signauxélectriques,

bytes, trames (groupe de bytes), …, fonctions dans

les applications.


Lois internationales : Normes et Standards :

Pour assurer la possible hétérogénéité des éléments, la

pérennité et l'ouverture.

– Pour que M. SUN puisse discuter avec M. IBM; M.



– Pour que M. SUN puisse discuter avec M. IBM; M.

WELLFLEET avec M. CISCO, …

– Pour que l'achat fait aujourd'hui serve longtemps, même si

le fabricant disparaît.

– Pour que chacun puisse communiquer avec d'autres

personnes.

I ) B) Buts d'un réseau

Echanges entre personnes

Messagerie, news, Internet, tranfert de fichiers, accès

à des bases de données (bibliothèques).



Partage d'équipements (souvent coûteux)

Imprimantes, disques, super calculateurs, …

Terme réseau très vague

I ) C) Supports : des caractéristiques au choix

Coût : matériau, pose, connectique

Bandepassante:



Bandepassante:

Quantité d'information que l'on peut faire passer

pendant un certain temps (débit max. théorique).

I ) C) Supports : des caractéristiques au choix

Atténuation :

Longueur maximale entre 2 éléments actifs.



Sensibilité aux attaques extérieures :

→ Attaques physiques : pluie, rats, foudre, étirements.

→ Bruits : perturbations électromagnétique, ...

I ) D) Codage de l'information

Texte dans une langue (alphabet),

ASCII-EBCDIC : 1 lettre = 1 octet,

Paquets,



Paquets,

8 bits ou 7 bits + parité ou 4B/5B,

Signaux sur le support,

niveaux et changements de niveaux.

I ) E) Modes de transmission

Bits : signaux sur le support.

Bande de base : représentation directe des bits

→ Ethernet: codeManchester: 0 front, 1 front.



→ Ethernet: codeManchester: 0 front, 1 front.

→ Affaiblissement rapide du signal, très sensible aux

bruits : réseaux locaux.

→ Synchronisation des 2 bouts en rajoutant des bits.

I ) E) Modes de transmission

Analogique : modemet porteuse

→ Modulation en fréquence, amplitude ou en phase

d'unsignalporteur(souventsinusoïdal).



d'unsignalporteur(souventsinusoïdal).

→ Moins d'affaiblissement et moins sensible au bruit :

réseaux étendus.

I ) F) Synchronisation entre émetteur et récepteur

Synchrone : horloge transmise avec les données.

Asynchrone: devantchaqueélémentsdedonnées,



Asynchrone: devantchaqueélémentsdedonnées,

on ajoute un groupe de bits pour l'échantillonnage.

→ 01010101 …

→ Bits start dans asynchrone V24.

I ) G) Les erreurs

L'information reçue doit être identique àl'information émise (but d'un "bon" réseau).

Le signalpeutêtremodifié, desbits ou octets



Le signalpeutêtremodifié, desbits ou octetsperdus durant le transfert de l'information :erreurs.

Il faut les détecteret les corriger.

I ) G) Les erreurs

Détection d'une modification→ L'émetteur rajoute des bits, fonction des donnéesqu'il transmet.

→ Le récepteur recalcule la fonction et vérifie.

→



→ Exemple :– Echo pour un terminal

– Le bit de parité en liaison asynchrone

– Le CRC (Cyclic Redundancy Check) : le reste d'unedivision des bits de données, supposés être lescoefficients d'un polynôme, par un polynômegénérateur.

I ) G) Les erreurs

Détection d'une perte (d'un paquet)

Besoin de numérotation, ajoutée par l'émetteur et

vérifiéeparle récepteur.



vérifiéeparle récepteur.

Détection d'un mauvais ordre d'arrivée

réseaux maillés : numérotation.

I ) G) Les erreurs

Correction d'erreur→ Souvent retransmission avec un protocole.

→ L'émetteur attend que le destinataire indique s'ila reçu correctement l'information : accusé deréception(ACK - NACK).



réception(ACK - NACK).

→ Si perte : pas d'accusé de réception.

→ Réémission après un certains temps.

→ Problème : choix de la valeur de time-out (fixeou variable).

I ) G) Les erreurs

Certaines parties font de la détection d'erreur,maispasdela correction(Ethernet,IP, UDP).



maispasdela correction(Ethernet,IP, UDP).

I ) H) Fenêtrage L'émetteur attend un accusé de réception après

chaque envoi : perte de temps du au transfert etau traitement.

L'émetteur anticipe : il envoie jusqu'ànélémentssansrecevoirde ACK (n : taille de la



élémentssansrecevoirde ACK (n : taille de lafenêtre).

→ Kermit : pas d'anticipation.

→ X25 : fenêtre = nbre de paquets(fixe : paramètre del'abonnement Transpac).

→ TCP : fenêtre = nbre d'octets(variable : spécifié par lerécepteur à chaque ACK).

I ) H) Fenêtrage

Un ACK accuse réception de plusieurs

éléments d'information.



Primordial dans les transferts de fichiers.

I ) I) Contrôle de flux

Flot d'arrivée trop rapide pour le récepteur ou

pour les nœuds intermédiaires.Plus de place dans les buffers d'entrée.

Quandfenêtrage: résoluparl'émetteur.



Quandfenêtrage: résoluparl'émetteur.

Asynchrone : XON- XOFF

ICMP : Source Quench.

I ) J) Partager le réseau

Pour des raisons d'économie.

Multiplexer chaque lien entre 2 nœudsadjacents : multiplexage en fréquence,temporel, statistique.

Deboutenbout:



Deboutenbout:→ Création d'un chemin à chaque dialogue (session)

en mode connecté.

→ Adresse du destinataire ajoutée à chaque élémentd'information en mode non connecté.

I ) K) Mode connecté (CONS)

En début de chaque session :création d'un chemin

virtuel (CV) entre les deux protagonistes (X25 - paquet d'appel).

Chaque nœud réserve les ressources nécessaires



à la session.

Dans chaque élément d'information :numéro du CV.

Fin de session :chaque nœud est averti.

Exemple : téléphone, X25, ATM.

I ) L) Mode non connecté (CLNS)

Chaque élément d'information (datagramme) quicircule contient l'adresse du destinataire et del'émetteur.

Les nœuds(routeurs)dispatchentà la volée : il



Les nœuds(routeurs)dispatchentà la volée : ilfaut trouver le bon chemin rapidement (but duroutage).

Exemple : IP.

Entre les deux modes, la solution du futur n'est pas trouvée.

I ) M) Les couches

Modèle de référence : OSI(Open system Interconnection).

Architecture qui permet de développer etd'acheter chaque brique séparément.

Pédagogique.



Pédagogique.

Chaque couche :– Reçoit les données de la couche supérieure.

– Assure certaines fonctions.

– Transmet les données à la couche inférieure.

– Dialogue avec son homologue en face avec un protocole.

I ) M) Les couches

• 7 : application : X400, telnet

• 6 : présentation : ASN1

• 5 : session : conversation

• 4 : transport : de bout en bout : TCP

• 3 : réseau: entrelesnœuds: IP



• 3 : réseau: entrelesnœuds: IP

• 2 : liaison : adaptation au lien : Ethernet, X25, FDDI

• 1 : physique : bits - signaux

Chaque couche peut (presque) utiliser n'importe quel type decouche inférieure :IP sur Ethernet, X25-2, FDDI sans modifier IP,Ethernet sur paire torsadée, câble coaxial, fibre optique.

I ) M) Les couchesChaque couche ajoute un entête et un

identificateur de la couche supérieur

Beaucoup de couches possèdent leur adresse :→port-application,→@ IP,→@ Ethernet



→@ Ethernet

Chaque fonction d'un réseau est réalisé par unecouche :

→ détection d'erreur : 2-3-4,→ correction d'erreur : 3-4,→ contrôle de flux : 2-3-4-7,→ fenêtre : 3-4, routage : 3

I ) N) Adressage et nommage

But : identifier un objet réseau

Adresse liée à la géographie→ numéro IP,

→ numéro de téléphone,



→ X25.

Nomlié à la fonction ou l'identité (personne)→ nompropre,

→ nomdu service rendu par l'objet.

Problèmes : unicité et gestion



II) Concepts télécom.

1) L ’informationQuantification, Forme.

2) Le codageTéléinformatique, Télécommunication et



Téléinformatique, Télécommunication ettélédiffusion.

3) La transmissionSérie ou parallèle, Modes de transmission,

Dialogue et sens de transmission, Cadence,Contrôle, Optimisation. Plan du cours


1. L ’information subit des manipulations et destransformations avant d ’être délivrée à son destinataire :codageet transmission.



codageet transmission.

De nature analogique(source continue) ou numérique(sourcediscrète) etforme déterminée :quantification pour réseauadapté en :

transmissionet

commutation.


1.1 QuantificationLe messagei (source discrète) a une valencen :

n = 2, message binaire

n = 10, chiffre décimal

La quantitéd ’informationH estfonctionden :



La quantitéd ’informationHi estfonctionden : Hi = log2 n (en bits)

Ex : Une image TV, avec une résolution de 256 niveaux degris par pixel fournit une quantité d ’information de8 bits/pixel (utilisé pour le codage).

Plan du cours


1.2 FormeL ’information a diverses formes (origine et traitements) :

texte (alphabet fini),

données ou informations numériques codées,

imagesfixes (noir etblanc),



imagesfixes (noir etblanc),

images mobiles (noir et blanc),

images couleur,

musique,

voix humaine et parole.

• Largeur de bande→ 10 Mhz (analogiques)

• Débits numériques→ 100 Mbit/s (numériques)

II) Concepts télécom.2. Le codageDans la chaîne de transmission le codage a pour rôle : transformation et adaptation à la source qui convertitl'information en signal depuis un signal électrique ouoptique.



optique.

Adaptation au canal de communication

Capteurs ou transducteurs :→ microphone : des ondes acoustiques en signal audio

(téléphonique ou radiophonique). Opération inverse parl'ecouteur ou haut parleur.

→ Caméra et poste de télévision : image de la scéne ensignal vidéo.

→ Terminal informatique : clavier-écran.

II) Concepts télécom.2. 1 TéléinformatiqueSignal numérique à 2 états pour transmettre l'alphabet (maj. etmin.), chiffres décimaux, opérateurs arithmétiques et logiqueset ponctuation≈ 100 caractères.Chaque code attribue une combinaison binaire par caractère.

CCITT n°2 (Télex): 5 bits= 32caractères



CCITT n°2 (Télex): 5 bits= 32caractères CCITT n° 5 code ISO : 7 bits = tout + 30 commandes∈ code ASCII EBCDIC (IBM) : 8 bits = 256 caractères

CCITT : Comité Consultatif International Télégraphique etTéléphonique.ISO : International Standard OrganisationASCII : American Standard Code for Information InterchangeEBCDIC : Extended Binary Coded Decimal Interchange Code

II) Concepts télécom.Codage en bande de base: substitution du signal original par un autre signaldont le spectre de fréquence est adapté à la communication

Code biphase "Manchester" et "différentiel

code de Miller, code bipolaire

, code HDB3, ...1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Binaire

Biphase



Biphase

Bipolaire

HDB3

+

-

+

-

+

-

+ +

+ +

- -

- -V

V


Téléinformatique: Les signaux se rapportant à l'image et au son sontanalogiques . Transmissions en analogique (modulation) ounumérique.

Codage par modulation (amplitude, fréquence ou phase)

Codage par numérisation

→ Echantillonnage : Shannon Fe ≥ 2 Fmax



→ Quantification/codage: amplitude des échantillons quantifié puiscodée en numérique surn bits (avec polarité). Si D est la dynamique

du signal :n ≥ log2 D

Débit du signal numérisé :C ≥ n Fe (bit/s)


signal téléphonique:

• Fmax< 4kHz→ echantillon toutes les 125 ms

• 1< D < 4000→ 12bitsenquantification



• 1< D < 4000→ 12bitsenquantification

• codage/compression 12 bits→ 8 bits

Débit numérique de 64 kbit/s


• Signal et réseau analogiquestransmission d'images et son : bande passante

• Signal et réseau numériquesRéseauNumériqueà IntégrationdeServices+ liaisonlocale



RéseauNumériqueà IntégrationdeServices+ liaisonlocale

• Signal analogique et réseau numériquenumérisation du signal en émission

• Signal numérique et réseau analogiquetéléinformatique : modulation du signal en émission


3.1 Techniques de transmission

L ’échange d ’information s ’effectue selon deux techniques : transmission série : les bits d ’un mot sont transmis

successivement. Un seulfil .



successivement. Un seulfil .→ Temps de transmission =nΤ→ interface RS232 : 9600 bits pour 20 m

Transmission parallèle : tous les bits du mot sont transmissimultanément.n fils.

→ Temps de transmission =Τ→ utilisé à l ’intérieurd ’un système de traitement.


3.2 Modes de transmission

L’émission s’effectue selon deux modes : Transmission synchrone :

→



→ bits calés sur une horloge : cadence

→ par blocs ou paquets de caractères avec des fanions

→ débit élévé

Transmission asynchrone :→ caractère par caractère avec bits particuliers (START et STOP)

→ instant d ’émission arbitraire


3.3 Dialogue et sens de transmission

Aémetteur

Brécepteur

simplex



émetteur récepteur

émetteurA

récepteur

récepteurB

émetteur

semi-duplex


3.3 Dialogue et sens de transmission



Aémetteurrécepteur

Brécepteurémetteur

full-duplex


3.4 Cadence de transmission

Capacité d ’un canal : quantité d ’information qu’un canal peuttransporter par unités de temps (bit/s).



Bande passanteBP: spectre de fréquence toléré par le canal(filtre).

→ Rapidité de modulationR ≤ 2 BPen bauds

Débit de transmissionD : pour un signal de valencen ayant unevitesse de modulation de2 BPéchantillons par seconde :

D ≤ 2 BP . log2 n en bit/s


3.4 Cadence de transmission Capacité d ’un canal : pour que D, soit BP, soit n.

→ BP ?

→ Si n alors l’amplitude et se rapproche de N0 :

S



S puissance du signal utile, N du bruit.

→ Loi de Shannon concernant le débit maximal :

capacité de transmission

0

1N

Sn +=

+=

02 1log

N

SBPC


3.4 Canal Téléphonique BP = 300 à 3400 Hz

100 < S/N < 1000

R ≤ 6200 bauds



...


3.5 Sécurisation de la transmissionS ’assurer que l ’information reçue est bien

l ’information transmise

Taux d ’erreur binaire :



TEB = (nbre de bits erronés) / (nbre de bits transmis)

Soit n le nombre de bits du message alors la probabilité de transmission sans erreur : P = (1 - TEB)n

Ex : TEB = 10-4, message de 1024 octets : P = 44%

Il faut contrôler les transmissions : clés de contrôle


3.5 Clés de contrôlebit de parité : VRC (Vertical Redundancy Check) avec

une efficacité entre 50% et 60%

caractère de parité : Contrôle LRC (LongitudinalRedundancyCheck)uneefficacitéde95%.



RedundancyCheck)uneefficacitéde95%.

Combinaison VRC/LRC

envoi de la même trame en plusieurs exemplaires

Clés de contrôle de 2 à 4 octets : code calculé pardivision polynomiale appliqué au bloc à transmettre :contrôle de redondance cyclique CRC (CyclicRedundancy Check). Une efficacité de 100%.


3.5 Efficacité

Taux de transfert des informations :

TTI =( Nbredebitsutiles)/ (Duréedetransmission)



TTI =( Nbredebitsutiles)/ (Duréedetransmission)

Rendement du support = TTI / Débit nominal du support


3.6 Optimisation de la transmissionInformations transmises : bit, caractère ou bloc (trame,paquet, message) de caractères.

Optimisation des transmissions :



diminution de la quantité d ’information sans modifierle contenu sémantique (compression)

améliorer les liens : concentration et multiplexage


3.6 Multiplexage et concentrationsupport télécom: débit nominal de 9600 bits/s

• Multiplexeur: Informations bas débit en //en entrée4 canaux2400bits/ssur le canalhautdébit en



en entrée4 canaux2400bits/ssur le canalhautdébit ensortie : efficacité de 100%.

• Concentrateur: plusieurs entrées sur une sortietraitement et stockage des informations

plusieurs voies d ’entrée peuvent avoir le débit de lasortie : efficacité pouvant atteindre 300 à 400%


3.6 Multiplexage et concentration• Multiplexage fréquentiel:

partage de la BP en canaux à bande étroite : supportcoaxial de 400 Mhz partagéen 40 canauxde télévision



coaxial de 400 Mhz partagéen 40 canauxde télévisionde 10 Mhz. Transmission large bande

• Multiplexage temporel:découpe d’une trame de durée déterminée en plusieursintervalles de temps élémentaires (IT). Transmissionnumérique


Compression :• parole et son téléphonique :

64 kbit/s à 8 kbit/s pour radio mobile GSM(GlobalSystemfor Mobile communication).



Systemfor Mobile communication).

Qualité supérieure :→ BP = 7 kHz : débit de 16 kbit/s.

→ Bande audio complète (20 kHz) : 96 kbit/s

• image :visiophone sur RNIS : plusieurs canaux 64 kbit/s


Compression :• image :

stockage disque audio images fixes et animées→ NormeJPEG(JointPictureElementGroup)



→ NormeJPEG(JointPictureElementGroup)

→ MPEG1 (Moving Picture Element Group) : débit de 2 Mbit/s(standard VHS magnétoscope)

→ MPEG2 : télévision numérique 6 Mbit/s (PAL SECAM)

• Texte :codage de la longueur en ligne

codage de Huffman


3.6 Confidentialité :• transformation d ’un texte clair en texte secret :

cryptographie

• techniqued ’authentificationavecmot depasse:



• techniqued ’authentificationavecmot depasse:algorithme sur les signatures

authentification par la parole

reconnaissance d ’écriture


3.6 Système de cryptographie :

EmetteurRécepteur



Chiffrement DéchiffrementMessage en clair

Clé Clé

Message en clairCryptogramme

III) Le réseau de télécommunication

1) L’organisation du réseauMise en communication, numérotation et

adressage.2) La fonction commutation

Aiguillage,trafic téléphonique,Efficacité.



Aiguillage,trafic téléphonique,Efficacité.3) La fonction transport et distribution

Installation, câble et répartiteurs.4) La fonction transmission

Les supports, les systèmes.5) Téléphonie et informatique Plan du cours


1. Organisation du réseautransport de la parole, données informatiques et

images.

Réseautéléphonique: ensemblecomplexede



Réseautéléphonique: ensemblecomplexedetransmissions et commutations gérés par unopérateur public ou privé.

L’utilisateur communique avec des abonnés :locale, régionale, nationale ou internationale.

→ Une ligne d ’abonné : 2 fils

→ circuits entre les autocommutateurs : 4 fils


1. Organisation à trois niveaux :ZAA, ZTS, ZTP

CTP CTP



CTS CTS CTS

CAA CAA CAA CAA CAA

CLAbonnés


1. La numérotation et l’adressage• Lescodespayspourlesréseauxdedonnéeset téléphoniques



• Lescodespayspourlesréseauxdedonnéeset téléphoniques

• Selon le réseau :≠. Abonné Transpac et abonné Numéris

• Mode d’adressage hiérarchique. Depuis 96 : numéro national à 10chiffres,

Code pays Numéro national Sous-adresse

15 chiffres (E164 - RNIS)


2. La fonction commutation

autocommutateur : aiguillage des communications et concentration du trafic.



communications et concentration du trafic.Connexion ou mise en relation des abonnés et

des circuits

Relation entre les joncteurs

Commande ou contrôle général des opérations


2.1 Aiguillage

Abonné

Abonné Circuit

Circuit



Autocommutateur

Abonné

Abonné

Abonné Circuit

Circuit

Trafic de transit


2.1 Mise en relation

Etablissement, communication et libération

Appelant



Appelant

Appelé

Réseau

décroche numérotetonalité

Eta

blis

sem

ent

Libé

ratio

n

Conversation

raccroche

raccrochesonnerie décroche


2.1 Trafic téléphonique• Soient 2 sites de commutation A et B connectés par unfaisceau den circuits.

• Valeur den ? Fonction du trafic de pointe.



• Soit N(t) le nombre de circuits occupés à l ’instantt, levolume de trafic pendant un tempsT :

en secondes∫=T

dttNtV0

)()(


2.1 Trafic téléphonique• L ’intensité du trafic (en erlang ou %) :

∫=T

dttNT

tI )(1

)(



• ligne principale résidentielle 0.03 < I(t) < 0.15

• ligne principale professionnelle 0.3 < I(t) < 0.8

∫= dttNT

tI0

)()(


2.1 Trafic téléphonique• 5 circuits : C1 : 35/60 = 0.58 erlang; C2 : 40/60 = 0.67 erlang; C3 :35/60 = 0.58 erlang; C4 : 30/60 = 0.5 erlang; C5 : 25/60 = 0.41 erlang.

• Trafic de 2.75 erlang, nbre de com. = 12, volume de trafic = 165 mn,duréemoyenne= 14mn



duréemoyenne= 14mn


2.1 Efficacité de trafic




3. Transport et DistributionRaccord de l’abonné à l’unité de commutation :

installation d’abonné : poste téléphonique, prise de ligne, PC

câbles de transport : raccord de l’immeuble avec un câblesouterrainàunearmoiredesous-répartition(SR). En sortie,câbles



souterrainàunearmoiredesous-répartition(SR). En sortie,câblesavec 900 paires vers le centre de communication. Classementparzone géographique.

répartiteurs : répartition verticale des abonnés d ’une zonegéographique et répartition horizontale pour classement par ordredes numéros d ’annuaire.

équipement d’abonnés : terminaison physique de la partie transportet distribution. Etablissement d ’un courant.


3. Transport et Distribution

PABXfaisceau

SR



abonné

faisceauSR

répartiteur

Equipementd ’abonné

Câblesde transport

Unité de commutation

Batterie centrale


4. La fonction transmission4.1 Les supports de transmission

PAIRE TORSADÉE(fils de cuivre)



CÂBLE COAXIAL

FIBRE OPTIQUE

SANS FIL


LA PAIRETORSADEE

• Paires torsadées blindées

• Paires torsadées non blindées



faible coût et installation plus simple

possibilité d’utiliser des infrastructures

existantes (câbles téléphoniques) mais

attention aux perturbations


Paire Torsadée non blindée :• Les connecteurs sont de type RJ-45

• 5 catégories de paires torsadées :CatégoriesDébitsmax(Mb/s)



CatégoriesDébitsmax(Mb/s)1,2 43 16

4 20

5 100


Paire Torsadée blindée :

ConnecteurstypesRJ-45et appletalk



ConnecteurstypesRJ-45et appletalk

largeur de bande : jusqu’à 150 Mb/s

Moins sensible aux champs extérieurs

Peu flexible et plus difficile à mettre enœuvre que la paire non blindée.

III) Le réseau de télécommunicationLe câble coaxial Les câbles : désignés par leurs diamètres en mm.Câbles les plus courants sont les2.6/9.5et 1.2/4.4.

Plusieurscatégoriesdecâble:



Plusieurscatégoriesdecâble:→ 50Ω du type Ethernet

→ 75Ω du type CATV (câble de télévision)

→ 93Ω (IBM) pour la connexion des terminaux

lourds et peu maniable (grosse architecture).

pratiques (petits réseaux)

débits élevés


La fibre optiqueLes composants aux extrémités : une diode électroluminescente (DEL)

unediodelaser(DL)



unediodelaser(DL)

un laser modulé

• Un faisceau lumineux est véhiculé à l’intérieur d’une fibre optique.Guide cylindrique de diamètre entre 100 et 300 microns recouvertd’isolant

• Vitesse de propagation : de l’ordre de 100 000 Km/seconde(multimode)250 000 Km/seconde (monomode)


La fibre optique



signal signalélectrique électrique

une liaison par fibre optique

codeur décodeur


Fibres Optiques : avantages• très large bande passante (de l’ordre de 1 Ghz pour 1 km) peu encombrantes trèsfaibleatténuation



trèsfaibleatténuation très bonne qualité de la transmission très bonne résistance à la chaleur et au froid une matière première bon marché (silice) pas de rayonnement immunité aux bruits et aux interférences

électromagnétiques


Fibres Optiques : inconvénients les difficultés de raccordement (+ coûts deraccordement élevés)

→ entre 2 fibres→ entreunefibre et le moduled’émissionouderéception



→ entreunefibre et le moduled’émissionouderéception

les dérivations sont difficiles le multiplexage en longueur d’onde est encore associéà la recherche nécessité de transformer la nature de l’énergie difficultés d’utilisation d’un signal bidirectionnel


Supports sans fil

• Systèmes infrarouges

• Systèmesradio



• Systèmesradio

• Systèmes à micro-ondes

• Liaisons satellites

Synthèse des caractéristiques des supports

SUPPORT Coax. Coax. Fibre Sansépais fin optique fil

COÛT élevé moyen moyen faible élevé

Pairetorsadéenon blindée

Pairetorsadéeblindée



INSTAL- très difficile aisée aisée difficile ‘’simple’’-LATION difficile

ANTIBRUIT élevé moyen moyen faible très élevé faible

SÉCURITÉ modérée modérée modérée faible élevée très faible

DISTANCE 500 m 200 m 200 m 70 m 3 km dépend dubâtiment


4.2 Les systèmes de transmissionCircuits téléphoniques

Circuits en bande de base

Circuitslargebande



Circuitslargebande

Circuits numériques


5) Téléphonie et informatique PABX et téléphonie d'entreprise

De RTCà Numéris

Intégrationtéléphonieet Informatique



Intégrationtéléphonieet Informatique


6.




A) Liaison point à point

B) Liaison multipoint

C) RéseauC.1) Efficacité d'une liaison, C.2) Servicesréseaux,



C.1) Efficacité d'une liaison, C.2) Servicesréseaux,C.3) Accès aux réseaux, C.4) Fragmentation etréassemblage, C.5) Techniques de commutation, C.6)Commutation de paquets, C.7) Contrôle de congestion,C.8) Contrôle de routage, C.8) Adressage

Plan du cours


• Réseau = liens + nœuds interconnectés

• l'interfonctionnement interne du réseau



mise en œuvre de fonctions de communication qui

relèvent des techniques réseaux.

IV) A) Liaison point à point

InterfaceETTD-ETCD

InterfaceETTD-ETCD

• Aux extrémités de la liaison : un terminal ETTD→ émetteur : source de données→ récepteur : collecteur de données



←←←←→→→→ Contrôle ETCD

Circuit de donnéesligne

Contrôle←←←←→→→→

ETCD

Liaison de données


• Aux extrémités de la liaison : un terminal ETTD

• Entre ligne de transmission et terminaux : une

ETCD



ETCD

• dialogue Contrôleur et modemest assuré par

l'interface ETTD/ETCD


1) ETTD : Equipement Terminal de Traitement deDonnées ou DTE(Data Terminal Equipment) Permet à l'utilisateur de dialoguer avec le système

Disposed'uncontrôleurdecommunication



Disposed'uncontrôleurdecommunication

• ETTD varie en fonction de l'application Débit binaire,

Réseau,

Nature du terminal.


1) ETTD: Exemples d'application : Courrier electronique (terminaux de telex, télécopie,messagerie).

Télématique(vidéotex,stationvoix-données,station



Télématique(vidéotex,stationvoix-données,stationmultimédia).

Téléinformatique professionnelle (terminauxutilisateur, télétype et clavier écran).


2) ETCD : Equipement Terminal de Circuit deDonnées ou DCE (Data CommunicationEquipement). 2 rôles:



2 rôles:

→ adaptation du canal,

→ Interface et contrôle des signaux de jonction ETTD/ETCD

Un adaptateur permettant le raccordement des ETTD

aux réseaux.

IV) A) Liaison point à point2) ETCD : exemples selon le type de réseau et

nature de la transmission :Adaptateurs de terminaux (des cartes type PCàinsérer ou externes) :

→ pré-RNIS : interfaceR : interfaceaudio,V24, X21, X25.



→ pré-RNIS : interfaceR : interfaceaudio,V24, X21, X25.

→ RNIS : interface S.

Adaptateurs ou codeurs en bande de base :→ liaisons locales à courte distance (≤ 50 km)

→ débit > 10 Mbit/s pour réseaux locaux

→ support : paire métallique, coaxiaux, fibre optique.

IV) A) Liaison point à point2) ETCD : exemples selon le type de réseau et

nature de la transmission : codeurs par transposition de fréquence ou modem

→ transmission analogique sur longue distance

→ exemple: modemdela sérieV (de300bit/sà72Kbit/s)



→ exemple: modemdela sérieV (de300bit/sà72Kbit/s)– débit, mode synchrone/asynchrone,

– dialogue half ou full duplex,

– qualité du support, technique de modulation,

– bande passante utilisée, technique de compression,

– nature de l'interface ETTD/ETCD

→ V32 (9600 bit/s), V32 bis (14400 bit/s)

→ V34 (28800 bit/s), V34 + (33600 bit/s), V90 (56kbits/s)

IV) B) Liaison multipoint

Liaison point à point : taux d'activité faible

• ligne multipoint.La station primaire contrôle le dialogue : les

stations secondairesne peuvent émettre ou



stations secondairesne peuvent émettre ourecevoir sans ordre ou invitation (polling,selecting).

Adressage hiérarchique par la station primaire :→ adresse de la ligne multipoint,

→ adresse du contrôleur de grappes de terminaux,

→ adresse de l'équipement dépendant du contrôleur.

IV) B) Liaison multipoint

Stationprimaire

Autre liaison multipoint



station secondaire

Grappe de terminaux

station secondaire

Grappe de terminaux

IV) C) Réseau

• But : mise en commun de ressourcesonéreuses discipline de partage.

• Réseau dimensionné pour tenir compte de lachargemaximalesurunepériodedonnée.



chargemaximalesurunepériodedonnée.

• Utilisateur : communication des informations.

• Exploitant :assurer cette communication

facturation.

IV) C) Réseau

• Fonctions importantes du réseau :conversion des messages utilisateur en paquets,

adressage des paquets,



routage des paquets,

régulation du trafic.

IV) C) Réseau1) Efficacité d'une liaison réseau

Contrôle de l'intégrité des données : accuser àl'émetteur réception ou non du message.

Message d'information de A B :T : tpsd'attenteavantenvoiduprochainmessage:



T : tpsd'attenteavantenvoiduprochainmessage:→ T1 : transmission du message d'information de A B

→ T2 : traitement du message d'information en B

→ T3 : transmission du message de supervision de B A

→ T4 : traitement du message de supervision en A

→ 2 TP : temps de propagation aller/retour.

IV) C) Réseau1) Efficacité d'une liaison réseau

T = T1 + T2 + T3 + T4 + 2 TP ≈ T1 + 2 TP

Efficacité : E =T1 / T = 1 / (1+2a) avec a = Tp / T1

→ réseau LAN(Ethernet) a→ 0 E → 1

→ réseausatellite a>> 1 E → 0 : émissioncontinue



→ réseausatellite a>> 1 E → 0 : émissioncontinue

Amélioration de l'efficacité par émission anticipée.

Mécanisme de fenêtrage adopté par tous lesprotocoles de communication.

Si erreur, la trame erronée est retransmise.L'efficacité est divisée par le nombre de trame retransmise.

IV) C) Réseau2) Services réseaux

unité

km

bit/s

octet

Critère

distance

débit

taille de message

Réseau localLAN(Ethernet)1

10, 100 M

plusieurs milliers

Réseau étenduWAN (satellite)36 000

64 K

256



octet

%

bits

taille de message

efficacité

longueur de donnéesservice réseau

exemple de standard

plusieurs milliers

100

25

non connecté

IEEE802-3

256

5

10 000

connecté

X25

IV) C) Réseau2) Services réseaux

Mode connecté (réseaux RTC, RNIS, X25)→ transfert de l'information de façon sûre : contrôle

d'erreurs, de flux et de séquencement des paquets,établissement et libération de la connexion.

→ adressage site destination dans le paquetd'établissement.



d'établissement.

Mode non connecté (IP Internet, interconnexion deréseaux locaux)

→ services réseaux réduits→ adressage site destination dans chaque paquet

(datagramme).→ Se généralise car la qualité de la transmission.

IV) C) Réseau3) Accès aux réseaux

• En émission :une série d'encapsulation des données et entêtes

correspondant aux différentes couches deprotocoles traversées.



• Entêtes :décapsulés définitivement à l'extrémité de

destination

décapsulés pour analyse puis recapsulés pour unenouvelle émission : lors d'un transit dans un nœudde commutation.

IV) C) Réseau3) Accès aux réseaux

User--------------

Réseau

User--------------

Réseau

Site A Site B

t0

t

t5

t

données

NH

NHLH

…. bit

trame

paquet

fragment

t1 - t4

t2 - t3

tx - ty

t0 - t5



Réseau--------------

Liaison--------------Physique

Réseau--------------

Liaison--------------Physique

Réseau

t4

t2 t3

tx ty

t1…. bittx - ty

• NH : Network Header• LH : Link Header• 6 tps d'encapsulation ou décapsulation : t0 à t5• 2 tps d'accès : tx et ty• tps de transit tt

IV) C) Réseau3) Accès aux réseauxExemple

1 tps d'encapsulation/décapsulation : 1mstaille trame : 256 octetsdébitligned'accès: 9600bit/s



débitligned'accès: 9600bit/stemps de transit réseau : 200 ms

• temps de transit d'un fragment de bout enbout = 633 ms(6x1 + 200 + 2x256x8x1000/9600)

(= 6 tt +2 tp + T1 + T3)

IV) C) Réseau

4) Fragmentation et réassemblage

• message émis de taille variable→ long : fragmentation en paquets

→ court: groupage(réassemblage)demessages



→ court: groupage(réassemblage)demessages

• Pour l'optimisation du taux d'utilisation deslignes réseaux.

IV) C) Réseau4) Fragmentation et réassemblage : Exemple

3 liens identiques en cascade (liens + nœuds)

Hyp :→ Ts = 0 (tps de stockage dans un nœud)

→ pasd'erreur(pasréémission)



→ pasd'erreur(pasréémission)

0 T 2T 3T

Liaison 1Liaison 2

Liaison 3

Sans recouvrement

IV) C) Réseau4) Fragmentation et réassemblage : Exemple• T : temps de transition sur un lien d'un message

N liaisons : tps de transit du message= N x T

• message divisé en P paquets

tps de transit d'un paquet = T/P

tpsdetransitdumessagefragmenté= T + (N-1) x T/P



tpsdetransitdumessagefragmenté= T + (N-1) x T/P

Liaison 1

Liaison 2

Liaison 3

Avec recouvrement

0 T

IV) C) Réseau

5) Technique de commutation

• Réseau =des lignes (circuits) + des commutateurs(nœuds)

• ConnexionRéseau:



• ConnexionRéseau:ponctuelle (services commutés)

permanente (services spécialisés)

• techniques de commutation : circuits/message/paquets

IV) C) Réseau5) Technique de commutation• commutation de circuits

→ chaque commutateur choisit 1 circuit parmi n circuits.→ dès que le chemin physique est établi : transmission

de l'information.→ taux d'activité faible.

• Commutation de messages→ une successionde lignes et de nœudsde stockageet



→ une successionde lignes et de nœudsde stockageetcommutation.

→ le message est stocké dans chacun des nœuds avantd'être relayé.

→ bonne utilisation des circuits mais lent.

• Commutation de paquets→ message découpé en paquets combinant cc et cm.→ un nœud : multiplexage : rapide et performant.

IV) C) Réseaude circuits

oui

non

moyen

Commutation

Chemin physiqueétabliMémoire destockageRendement descircuits

de messages

non

oui (disque)

bon

de paquets

oui

oui (electronique)

très bon



oui

non

quelconque

parole transfert fichierRTC, RNIS

circuitsDuplex intégral

Conversion deformat et de débitTaille de l'infotransportéeApplication type

Réseau type

non

oui

message (milliers d'octets)Télex

Télégraphie

oui

oui

paquets (centaines octets)transaction

Transpac

IV) C) Réseau

6) Réseaux à commutation de paquets→ circuit virtuel (service en mode connecté)

→ datagramme (service en mode non connecté)

Serviceenmodeconnecté



Serviceenmodeconnectéle circuit virtuel associe aux 2 extrémités des voieslogiques afin de constituer des :

– CVP : circuit virtuel permanent

– CVC : circuit virtuel commuté

Ex : Transpac

IV) C) Réseau

6) Réseaux à commutation de paquetsService en mode non connecté

→ mise en relation 2 utilisateurs de bout en bout

→ service non fiable car pas de contrôle de flux,d'erreur,deséquencement,…)



d'erreur,deséquencement,…)

Ex : réseau Arpanet (USA) à base du protocole réseau IP.

Autres techniques de commutation→ commutation de trames (réseau à relais de trames)

→ commutation de cellules (ATMAsynchronousTransfert Mode)

Basé sur des Réseaux physiques fiables et haut débit

IV) C) Réseaucircuits

statique

quelconque

1

Commutation

Allocation BP

Taille paquet(octets)Couches OSI

paquets

dynamique

fixée 128/2563

Cellules

dynamique

48 octets

1

Trames

dynamique

variable koctets2



voix données

RTC

Contrôle

InformationtransportéeCapacité decommutation(en paquet/s)Réseau type

par bond

données

104

Transpac

de bout en boutvoix imagesdonnées104

ATM

de bout en boutvoix données105

Frame relay

IV) C) Réseau7) Contrôle de congestion

SaturationTrafic écoulé * zone 1 : niveau de service correct

* zone 2 : blocage du réseau. Dépassement de la capacité de saturation



0 Trafic offert

zone 1 zone 2saturation

Réseau = liens + nœuds (éléments passifs, (éléments actifs, processusdébit fixe) réalisant commutation + routage)

IV) C) Réseau

Commutateur de paquets (nœuds)Si dimension file d'attente en sortie > taille

mémoire→ purgedes paquets en excès

→ limiter lespaquetsperdus



→ limiter lespaquetsperdus

Processeur+

Mémoire

Files d'entrée Files de sortie

Lignes d'entrée

Lignes de sortie

IV) C) Réseau7) Contrôle de congestion : Exemple :

Hyp : nœud A bloqué B réemet son paquet une 2ndefois, etc

B immobilisesonbuffer (stockagedupâquerejetéparA)

C B A



B immobilisesonbuffer (stockagedupâquerejetéparA)

B ne peut pas libérer son buffer pour un autre paquet venant deC

C immobilise son buffer, …, etc

Propagation à rebours des blocages de nœuds : interblocage(deadlock).

Congestion : 2 causes : dimensionnement inadapté des buffers,

traffic offert trop proche du seuil de saturation du nœud.

IV) C) Réseau7) Congestion : solution :

→ réduire le nombre de paquet

Limitation du nombre de paquets→ imposer un nbre max de paquets à chaque nœud d'entrée du

réseau (sinon rejet).

→ Simple mais considère que tous les nœuds traitent un traficéquivalent.



équivalent.

Meilleur utilisation des ressources→ taille mémoire du nœud.

→ partage entre les lignes de sortie de la mémoire.

→ pb : lignes à faibles trafic défavorisé en cas de congestion.

IV) C) Réseau7) Congestion : solution :

Contrôle de flux (entre 2 nœuds adjacents)→ émission que si autorisation du récepteur.

→ limitation du nombre de paquets en transit.

Réservation des tampons→



→ service à circuit virtuel : chemin établi grâce aupaquet d'appel + affectation des ressources.

→ Rejet des appels sans ressources réservées.

Autres→ limitation durée de vie des paquets.

→ contrôle débit d'accès.

IV) C) Réseau8) Contrôle de routageUne fois l'adressage connu

• but : traverser le meilleur chemin pour latransmission de paquets.

• moyens : algorithme de routageà basede



• moyens : algorithme de routageà basedetables dans les nœuds.

Algorithmes non adaptatifs et algorithmesadaptatifs.

IV) C) Réseau8) Contrôle de routage : routage non adaptatifdéfini de façon statique (indépendamment de l'état du

trafic) simple mais sans souplesse.

Exemple 1: routage fixe: table remplie par le concepteur, 1 critèrede performance privilégié (ex : vitesse), des mises a jour (sichangementdeconfig. du réseau: défaillance,nouvelabonné).



changementdeconfig. du réseau: défaillance,nouvelabonné).

C

B

A

D

E

Destination NœudAdjacent

B B

C C

D B

E C

Table de routage en A

IV) C) Réseau8) Contrôle de routage : routage non adaptatifExemple 2: routage aléatoirechaque nœud retransmet le paquet reçu à tous les autres adjacents

(sauf à celui émetteur).

Très simple, intéressant si trafic total faible.

Contrôlederoutage: routageadaptatif



Contrôlederoutage: routageadaptatifadaptation dynamique aux variations (topologie et trafic)

réseau.

un échange d'info. (tables de routage) entre les nœuds.

pb : un trafic de gestion s'ajoutant au trafic utile.

pb : infos de gestion subissent les retards dus au transit.

IV) C) Réseau8) Contrôle de routage : routage adaptatif

• Algo. basés sur le vecteur de distancedistance exprimée en nombre de sauts (un commutateur ou un

routeur entre deux liaisons).

Ex : RIP : Routing Information Protocol (env. TCP/IP)

Chaquerouteura unetablederoutageadresséetoutesles30 s



Chaquerouteura unetablederoutageadresséetoutesles30 saux routeurs voisins.

Table précisant pour chaque destinataire le nombre de sautspour l'atteindre.

Chemin retenu : celui contenant le moins de saut.

Convergence assez longue.

Ex : IGRP de Cisco avec env. IP : cycle toutes les 90 s.

IV) C) Réseau

8) Contrôle de routage : routage adaptatif

• Algo. basés sur l'état des liaisons

un poids associé à chaque liaison



chaque routeur n'envoie à ses voisins :→ que la description des liaisons qu'il maintient avec eux,

→ que s'il y a eu un changement.

IV) C) Réseau8) Algo. basés sur l'état des liaisons

Ex : OSPF : open shortest path first→ un routeur transmet à tous les autres un paquet décrivant

ses liaisons locales afféctées d'un poids→ l'administrateur fixe le poids (critères : flux, support,

débit, coût, …)→ seule la description de la modification intervenue est

transmise



transmise→ limitation du trafic de gestion

Agir sur le poids de la liaison permet d'agir sur letransfert de flux :

Ex : liaison satellite→ poids faible pour du trafic batch→ poids fort pour du trafic interactif

IV) C) Réseau9) Adressage• Un processus utilisateur au sein d'un équipement d'extrémitéest connecté au réseau afin de communiquer avec un autreprocessus à l'autre extrémité

• Processus, équipement et réseau sont à identifier et àadresseràchaqueextrémité



adresseràchaqueextrémité

• Adressage hiérarchique: par le CCITT (X121téléinformatique)

14 chiffres : 3 pour le pays où se trouve le réseau

1 pour le réseau dans le pays

10 pour l'adresse de l'équipement et le port auquel le processus estconnecté.

IV) C) Réseau

9) Adressage• Adressage global:

par l'ISO(IS 8348 : réseaux locaux)



avantage :→ unicité de l'adresse pour tout équipement connecté

inconvénients :→ complication du routage

→ gestion globale centralisée

IV) C) Réseau9) Adressage• Compromis:

TCP/IPadressage hiérarchique et

adressageglobalpourlesports(sockets)



adressageglobalpourlesports(sockets)

adressage téléphonique desservices publics(pompiers, police, …)

le numéro est inchangé quel que soit la zonegéographique

V) Architecture TCP/IP

A) Fonctionnalités, B) Normalisation desprotocoles, C) Modèles de transmission,

D) Architecture des protocoles,

E) Coucheréseau,F) CoucheInternet



E) Coucheréseau,F) CoucheInternetF.1) Internet Protocol, F.2) ICMP

G) Couche transportG.1) TCP, G.2) UDP

H) Couche application

V)A) Fonctionnalités• Protocoles rivaux ⇒ marchés très

spécialisés.• TCP/IP est le "logiciel" de communication

reliant le monde avec Internet qui n'est quela partieémergéedel'icebergTCP/IP.



la partieémergéedel'icebergTCP/IP.• Administration réseau ≠ administration

système.Administration système : ajout d'utilisateurs +

sauvegarde des données.Administration réseau : ordinateur connecté à

un réseau interagit avec d'autres systèmes.

V)A) Fonctionnalités

• Les ordinateurs connectés à un réseau sontperçus comme des périphériques decommunication.

• TCP/IP permet de communiquer entre tous



types de matériels et systèmesd'exploitation.

• TCP/IP : couche de communication desréseaux locaux Unix, des intranets desentreprises et du réseau mondial Internet.


• Historiquementen 1969 l'ARPA (Advanced

Research Projects Agency) ⇒ réseau decommunication de paquets :ARPANET .Pour l'étude de communications de donnéesrobustes, sérieuseset indépendantesdu



robustes, sérieuseset indépendantesdumatériel.

• Utilisation de ce réseau pour descommunications de tous les jours.Opérationnel en 1975.


• Les protocoles TCP/IPont continué a êtredéveloppés et deviennent la norme militaireen 1983.

• La DARPA (Defense ARPA) finance



l'implantation de TCP/IPdans la versionBerkeley d'Unix.

• Internet devient alors un terme courant en1983.


• En 1983 le premier ARPANETest divisé enMILNET (Military Net) et un nouveauARPANETplus petit que le précédent.

• L'Internet est la réunion de ces deux réseaux.



• En 1985 insertion du NFSNet (NationalScience Foundation) au réseau Internet.NFSNet relie 5 cinq centres de superordinateurs à 56 Ko/s.


• Souhait d'étendre le réseau à tout scientifiquesitué aux USA⇒ en 1987 création d'unenouvelle dorsale plus rapide + une topologieà trois étages (réseaux régionaux et locaux).



• En 1990 ARPANETcesse, et NFSNet n'estplus le fédérateur principal d'Internet en 1995⇒ l'Internet comporte 95000 réseaux répartisdans le monde.⇒ structure constituée deréseaux répartis et interconnectés.


• Extension exponentielle d'Internet dès 1983.

• Malgré toutes ces évolutions, l'Internet esttoujours bâti sur TCP/IP.

• Un signedu succès: internetet Internetsont



• Un signedu succès: internetet Internetsontconfondus.

• Au départ internet etait le nomdu réseau créeau dessus d'Internet Protocol.⇒ ensemble deréseaux distincts reliés par un mêmeprotocole pour former un seul réseau.


• Internet⇒ ensemble des réseaux mondiauxinterconnectés utilisant Internet Protocolpour former un seul réseau.

• Utilisation des protocoles Internet même



pour des réseaux non reliés à l'Internet.

• Ces réseaux d'entreprise l'utilisent pour ladiffusion interne d'informations (TCP/IP+outils Web)⇒ intranets.


• Normes de protocoles ouvertes, gratuites etindépendantes du matériel informatique et dusystème d'exploitation⇒ choix idéal pourunifier matériels et logiciels même sansaccèsà l'Internet.



accèsà l'Internet.

• Indépendant du support réseau physique⇒Ethernet, Token-Ring (réseau à jeton),liaison série,...


• Système d'adressage commun⇒ toutmatériel TCP/IPdialogue grâce à une adresseunique sur tous les réseaux y comprisl'Internet.



• Les protocoles haut-niveau sont normalisés⇒ services utilisateurs variés et largementaccessibles.

V)B) Normalisation de protocoles

• Protocoles : règles formelles décrivant unmatériel.

• Ce sont des règles internationales communesconnueset indépendantesdetoutespécificité



connueset indépendantesdetoutespécificiténationale⇒ toute personne sait comment secomporter et comment interpréter les actionsdes autres; idempour la communication desordinateurs.


• Les protocoles TCP/IP⇒ création deréseaux hétérogènes avec des protocolesouverts indépendants du s.e. et du matériel.

• N'importequi peut développerdesproduits



• N'importequi peut développerdesproduitsutilisant les spécifications de ces protocoles.

• Les documents réunissants les protocolesTCP/IPsont publiés dans les RFC(Requests For

Comments) contenant les dernières versions desspécifications des protocoles.


• Administrateur système réseau⇒ lecture deRFC:Conseil pratique.

Spécifications des protocoles utilisant une



Spécifications des protocoles utilisant uneterminologie propre à la transmission dedonnées.

RFC1310,The Internet Standards Process.

V)C) Modèle de transmission de données

• Modèle de représentation développé parl'ISO (International Standards Organisation).Modèle OSI (Open System Interconnect Reference Model)

support de référencepour les communications



support de référencepour les communicationsréseaux.

Les 7 couches du modèle OSI définissent lesfonctions des protocoles de communication.

Structure appelée pile de protocoles.


Une couche ne définit pas un seul protocole⇒exemple: un protocole de transfert de fichiers etun protocole de courrier electronique fournissenttous les deux un service utilisateur etappartiennentdoncà la coucheapplication.



appartiennentdoncà la coucheapplication.Chaque couche sur une machine communique

avec la couche équivalente sur les autresmachines du réseau⇒ standardisation.

De façon abstraite chaque protocole necommunique qu'avec son équivalent sanss'occuper des autres couches.


En fait pour passer d'une application locale à uneapplication distante, les données traversent lapile en passant d'une couche à l'autre jusqu'àatteindre la couche physique.

Isoler les fonctions par couches minimise



Isoler les fonctions par couches minimisel'impact des changements de technologie surl'ensemble des protocoles.

Les protocoles TCP/IP ne correspondent pas à lastructure du modèle OSI.


• Couche application: niveau où résident les accèsdes processus réseau de l'utilisateur. Pour TCP/IPapplicatif ⇒ tout processus utilisateur intervenantau-dessus de la couche transport.



• Couche présentation :échange d'informationentre des applications⇒ détermination pour lareprésentation des données. Fonction souventassurée par l'application.


• Couche session :gestion des connexions entreapplications. Pas indépendante dans la hiérarchieTCP/IP. Fonction réalisée par la couche transport :session⇒ socket et ports.



• Couche transport :pour garantir que le récepteurreçoit les bonnes données. Couche principaleréalisée par TCP (Transmission Control Protocol) ou par leservice de transport UDP (User Datagram Protocol)(sansvérification finale).


• Couche réseau :gestion des connexions à traversle réseau et isolement des couches supérieures duréseau. Dans la hiérarchie TCP/IP c'est le protocoleIP (Internet Protocol) qui décrit la couche réseau.

• Couche liaison : gestion de la diffusion de



• Couche liaison : gestion de la diffusion dedonnées à travers le réseau physique. Le protocoleIP se sert de protocoles de liaison exitants.

• Couche physique :caractéristiques du matérielpour la propagation du signal. TCP/IP utilisent lesnormes physiques déjà existantes. (RS232C, V35,IEEE 802.3, ...).

V) D) Architecture des protocoles TCP/IP

• TCP/IP⇒ moins de couches que le modèle OSI.

3 à 5 niveaux fonctionnels dans l'architecture duprotocole.



3 à 5 niveaux fonctionnels dans l'architecture duprotocole.

Modèle à 4 niveaux : 3 couches + 1→ application→ transport machine à machine→ réseau→ + couche Internet distinct.


Couches de l'architecture TCP/IP:

4) Couche application-----------------------------

• Application et processusutilisant le réseau.



-----------------------------3) Couche transport machine à machine-----------------------------2) Couche Internet-----------------------------1) Couche réseau

utilisant le réseau.

• Services de transmissionsde données de machine à machine.

• Définition du datagramme et gestiondu routage des données.

• routine d'accès aux réseaux physiques.


• Emission : transmission vers le bas de la pile.• Chaque couche :

ajoute des informations de contrôle : en-tête.considèrecomme des donnéesles informations reçues



considèrecomme des donnéesles informations reçuesd'une couche supérieure.

Encapsulation.

• Réception : transmission vers le haut de la pile.• Mécanisme inverse : chaque couche supérieure :

interprète les informations comme un en-tête et desdonnées.


Encapsulation de données à l'émission :

donnéesCouche application



En-têteCouche transport

Couche Internet

Couche réseau

données

donnéesEn-tête

En-tête données


Encapsulation de données à la réception :

donnéesCouche application



En-têteCouche transport

Couche Internet

Couche réseau

données

donnéesEn-tête

En-tête données


• Chaque couche :Ne se soucie pas des structures de données utilisées par

ses couches voisines.Structurededonnéesconçuespourêtrecompatible.



Structurededonnéesconçuespourêtrecompatible.Sa propre structure de données.Sa propre terminologie.

• Intéressant pour les évolutions techniques d'unecouche sans perturbations sur les couches voisines.


Terminologie des structures de données :

Couche application flot message



Couche application-----------------------Couche transport -----------------------Couche Internet-----------------------Couche réseau

flot-----------------------

segment-----------------------

datagramme-----------------------

trame

message-----------------------

paquet-----------------------

datagramme-----------------------

trame

TCP UDP

V) E) Couche réseau

• Protocoles de la couche basse :Moyens pour envoyer les données aux périphériques

directement connectés au réseau.Utilisation du réseaupour transmettreles datagrammes



Utilisation du réseaupour transmettreles datagrammesIP.

Connaissance en détail du réseau sous-jacent (structurepaquets, système d'adressage).

• Regroupement des fonctionnalités des couches dumodèle OSI : réseau, lien et physique.

V) E) Couche réseau

• TCP/IP masque les fonctions des couches bassespour laisser place aux protocoles haut niveau (IP,TCP, UDP,…).

• Nouveauxmatériels= nouveauxprotocolesréseau:



• Nouveauxmatériels= nouveauxprotocolesréseau:un protocole par type de réseau physique.

• Fonctions réalisées :Encapsulation de datagrammes IP.Correspondance entre adresses IP et adresses physiques

utilisées par le réseau.

V) E) Couche réseau• TCP/IP adressage universel :

Adresses IP converties appropriée pour le réseauphysique : circulation du datagramme.

RFC 826 :Address Resolution Protocol(ARP) convertitune adresse IP en adresse Ethernet.

RFC894: spécificationdesencapsulationsdesdata. IP.



RFC894: spécificationdesencapsulationsdesdata. IP.

• Sous Unix les protocoles réseaux : gestionnairesde périphériques et de programmes spécifiques.Périphériques : encapsulation et transmission des

données.Programmes : f° particulières (conversion d'adresses).

V) F) Couche Internet

• Au-dessus de la couche réseau.• Protocole Internet : cœur de TCP/IP.

Service d'expédition de paquets.

• Tous les protocolessituésau-dessusou au-dessous



• Tous les protocolessituésau-dessusou au-dessousutilisent ce protocole pour la transmission.

• Toutes les données TCP/IP passent par IP en entréeou en sortie.

V) F) Couche InternetIP :

Le datagramme : unité élementaire de transmission.Système d'adressage Internet.Transit des données entre la couche réseau et la couche

transport.



Routage des datagrammes pour les sites distants.Fragmentation et ré-assemblage des datagrammes.

Protocole en mode non connecté.Si informations de contrôles utiles : IP compte sur les

protocoles des autres couches (détection et correctiond'erreurs).

V) F) Couche InternetLe datagramme :

TCP/IP pour Arpanet : réseau à commutation de paquets blocs de données avec information nécessaires.

Réseau à commutation de paquets informationd'adressage située dans les paquets pour la commutation.

Chaquepaquetse déplaceindépendammentdes autres



Chaquepaquetse déplaceindépendammentdes autrespaquets à travers le réseau.

Le datagramme est le format de paquet défini par leprotocole IP.

Les 5 ou 6 premiers mots de 32 bits :l'en-tête :informations nécessaires à l'acheminement du paquet.


0 4 8 12 16 20 24 28 31 version IHL Type de service Taille totale

Identification Flags Déplacement de fragmentation

Durée de vie Protocole Somme de contrôle



Adresse source

Adresse destination

Options Bourrage

Début de la zone de données …

Format du datagramme IP


• Transmission du datagramme avec l'adresse dedestination :adresse IP de 32 bits.Identifiant le réseau destination,et la machinesurceréseau.



et la machinesurceréseau.

• Si adresse locale : transmission directe.• Sinon : transmission à un routeur pour l'expédition

(périphériques aiguillant les paquets entre lesdifférents réseaux physiques).


• Le routage des datagrammes : les routeurs IP utilisent le protocole Internet pour router

des paquets entre les réseaux.

• Deux types de périphériques réseaux :Lespasserelles(ou routeurs).



Lespasserelles(ou routeurs).Les machines.


Routage à travers des passerelles :

application-------------

application-------------

Machine A1 Machine C1



-------------transport -------------

Internet-------------

réseau

-------------transport -------------

Internet-------------

réseau

Internet-------------

réseau

Internet-------------

réseau

Passerelle P1 Passerelle P2

Réseau A Réseau B Réseau C


• Les systèmes terminaux traitent les paquets àtravers les 4 couches.

• Les systèmes intermédiaires ne traitent les paquetsqu'au niveau de la couche Internet : décision duroutage.



routage.• Les systèmes délivrent des paquets qu'aux

périphériques reliés au même réseau physique.• La machine A1 n'a aucune connaissance des

passerelles et même du réseau se trouvant derrièrela passerelle P1.


• Les réseaux physiques sous-jacents peuvent êtredifférents et même incompatible.Une machine sur un réseau Token Ring peut router un

datagrammevers une passerelle pour accéder à une machine située sur

un réseauEthernet.



unréseauEthernet.Cette passerelle peut envoyer les données via un réseau

X25 vers une seconde passerelle.Le datagramme traverse trois réseaux physiques

différents.


• La fragmentation :La couche IP d'une passerelle peut découper un

datagramme en éléments plus petits.Un datagramme d'un réseau peut être trop gros pour un

autre réseau.Problèmedesréseauxphysiqueshétérogènes.



Problèmedesréseauxphysiqueshétérogènes.Chaque type de réseau définit une taille maximale des

paquets.Division du datagramme en fragments de plus petite

taille.Le format de chaque fragment est le même que celui de

tout datagramme normal : 2èmemot de l'en-tête.


• Transmission de datagrammes à la couche detransport.Si IP reçoit un datagramme adressé à la machine locale.Transmission des données au protocole correct situé dans

la couche de transport.



Numéro de protocole du troisième mot de l'entête dudatagramme.

Chaque protocole de la couche de transport a un numérounique qui l'identifie au niveau IP.


• ICMP : Internet Control Message Protocolprotocole de la couche Internet (datagramme IP)envoie des messages avec contrôle de flux, signalisation

d'erreurs rôle informatif pour TCP/IP.Contrôle de flux: si datagrammes trop rapides et non

traités : envoi d'un Source Quench Messagede la



traités : envoi d'un Source Quench Messagede lamachine destination à la machine émettrice (demanded'arrêt temporaire).

Détection d'une destination injoignable:envoi d'unDestination Unreachable Messageà la source d'émissionpar la source détectrice (utilisation d'une passerelleintermédiaire si pb sur un réseau ou une machine).


• ICMP : Internet Control Message ProtocolRedirection de routes: une passerelle envoie unRedirect

Messagepour emprunter une autre passerelle. Possibleque si la machine source et les 2 passerelles sont sur lemême réseau.

Etatd'unemachinedistante: envoid'unmessaged'écho:



Etatd'unemachinedistante: envoid'unmessaged'écho:vérification qu'un système distant est actif et opérationnel réception d'un message et renvoi des données dupaquet à la machine émettrice. (ping nom_machine).

V) F) Couche Internet• Internet Control Message Protocol:

ICMP fait partie de la couche Internet avec utilisationdes datagrammes IP.

Envoie de messages :→ Contrôle de flux : si datagrammes trop rapides et non traités.

Envoie par la machine destination ou une passerelle unSourceQuench Messageà la machine émettrice pour un arrêttemporaired'émission.



temporaired'émission.→ Détection d'une destination injoignable : envoi d'unDestination

Unreachable Messageà la machine émettrice. (passerelleintermédiaire).

→ Redirection de routes : pour choisir une autre passerelle.Message utilisé que si la machine source est sur le même réseauque les deux passerelles.

→ Etat d'une machine distante par l'envoi d'une message d'échopermettant de vérifier l'état actif et opérationnel du systèmedistant. (ping nom_de_machine).

V) G) Couche Transport

• Transport machine à machine :transmission de données entre les couches applications et

Internet.TCP : Transmission Control Protocol: service fiable

avec système de détection et de correction d'erreurs.UDP : User DatagramProtocol : mode non connecté



UDP : User DatagramProtocol : mode non connectémoins coûteux en ressources.

0 16 31Port source Port destination

Taille Somme de contrôle


Format de messages UDP


• UDP :aucune vérification de la bonne destination et réception

des données.Utilisation des nombres des champs Port source et port

destination du 1er mot de l'en-tête.Si peu de données: les connexionset vérifications



Si peu de données: les connexionset vérificationscréent une surcharge parfois supérieure au coût d'uneretransmission totale UDP plus efficace.

Applications question/réponse (réponse = acquittement).Applications avec technique de vérification.


Format de segments TCP

0 4 8 12 16 20 24 28 31Port source Port destination

Numéro de séquence



Numéro d'acquittement

Déplacem

ent

Réservé Flags Fenêtre

Somme de contrôle Pointeur Nécessaire

Options Bourrage



• TCP :vérification de l'ordre d'émission.protocole fiable, orienté connexion avec utilisation d'un

flot d'octets.Mécanisme d'acquittement de bonne réception avec re-

transmission renvoi des donnéesjusqu'à réception



transmission renvoi des donnéesjusqu'à réceptiond'un message de bonne réception (utilisation d'un time-out).

Unité de données : segment.Mode connecté = connexion virtuelle.Fonction de contrôle d'un segment avec le champ Flag

du 4ème mot de l'entête.


Initialisation en trois voyages

Machine A Machine B

SYN



SYN, ACK

SYN, données

Début de transfert des données


• Après cet échange (bits SYNet ACK) : sécurité dutransfert.

• Pour terminer : même système avec le bit FIN.• TCP = envoi d'un flot continu d'octets (≠ paquets

indépendants).



indépendants).Maintien de l'ordre avec les champs numéro de séquence

et numéro d'acquittement : synchronisation desnumérotations avec le champ numéro de séquence dusegment SYN.

Comptabilisation des octets de manière séquentielle.


• Deux fonctions du segment ACK:acquittement de bonne réception.Contrôle de flux.Le numéro d'acquittement est valable pour tous les octets

jusqu'à ce numéro.



• Champ Fenêtre : nombre d'octets acceptés. Sifenêtre vide (= 0), l'émetteur cesse de transmettre.

• Transmission des données de la couche IP à unapplicatif : numéro de ports (16 bits). Ports sourceet destination dans le 1er mot de l'en-tête.

V) H) Couche Application• Processus utilisant les protocoles de la couche

transport.• Protocoles applicatifs : services utilisateurs.

telnet : login distants à travers le réseau.FTP : transfert de fichierSMTP : courrier électronique(Simple Mail Transfert



SMTP : courrier électronique(Simple Mail TransfertProtocol).

HTTP : pages Web (HyperText Transfer Protocol).DNS : service de nom(Domain Name Service).NFS : partage de fichiers sur plusieurs machines.OSPF : (Open Shortest Path First) : échanges

d'informations de routage.

TCP/IP et Internet

• Terminologie TCP/IP

Transmission Control Protocol (couche 4)

Internet Protocol (couche 3)



Inclut les services tels que telnet, ftp, smtp, …

Internet : coopération des réseaux TCP/IPtels que ARPANET, NSFnet, EASINET, HEPNET,RENATER, …

internet : toute réunion de réseaux

TCP/IP et Internet

• Terminologie TCP/IPInternet : définition standard :

– The Internet is a large collection of networks (all of whichrun the TCP/IP protocols) that are tied together so thatusers of any of the networks can use the network servicesprovided by TCP/IP to reachusersof any to the other



provided by TCP/IP to reachusersof any to the othernetworks. The Internet started with the ARPANET, butnow includes such networks as NSFnet, NYSERnet, andthousand of others.

internet :– internet with a small "i" could refer to any network built

based on TCP/IP, or might refer to networks using otherprotocol families that are composites built of smallernetworks.

TCP/IP : Bibliographie

• Réseaux, télématique et PC. J. Terrasson.Ed. Armand Colin, 1992.

• TCP/IPAdministration de réseau. C. Hung,E. Dumas. Ed. O'Reilly, 1998.



E. Dumas. Ed. O'Reilly, 1998.

• Télécoms et réseaux. Communicationsd'entreprise. M. Maiman. Ed. Masson, 1997.

Documents

Introduction aux Architectures de Communicationwpuech/enseignement/DUT_SRC/... · →Moins d'affaiblissement et moins sensible au bruit : réseaux étendus . I ) F) Synchronisation