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Plan d'accès
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Veille technologique : Les réseaux locaux
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Un réseau local, appelé aussi réseau local d'entreprise (RLE) (ou en anglais LAN, local area network), est un réseau permettant d'interconnecter les ordinateurs d'une entreprise ou d'une organisation. Grâce à ce concept, datant de 1970, les employés d'une entreprise ont à disposition un système permettant:
D'échanger des informations
De communiquer
D'avoir accès à des services divers
Un réseau local relie généralement des ordinateurs (ou des ressources telles que des imprimantes) à l'aide de support de transmission filaires (paires torsadées ou câbles coaxiaux la plupart du temps) sur une circonférence d'un centaine de mètres. Au-delà, on considère que le réseau fait partie d'une autre catégorie de réseau appelé MAN (metropolitan area network), pour laquelle les supports de transmission sont plus adaptés aux grandes distances...
Les dispositifs matériels mis en oeuvre ne sont pas suffisants à l'utilisation du réseau local. En effet, il est nécessaire de définir une méthode d'accès standard entre les ordinateurs, afin que ceux-ci connaissent la manière de laquelle les ordinateurs échangent les informations, notamment dans le cas où plus de deux ordinateurs se partagent le support physique. Cette méthode d'accès est appelée topologie logique. La topologie logique est réalisée par un protocole d'accès.
Les protocoles d'accès les plus utilisés sont:
La façon de laquelle les ordinateurs sont interconnectés physiquement est appelée topologie physique. Les topologies physiques basiques sont:
Architecture du réseau et normalisation
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PROTOCOLES D'ACCES :
1) Ethernet (aussi connu sous le nom de norme IEEE 802.3) est une technologie de réseau local basé sur le principe suivant :
Toutes les machines du réseau Ethernet sont connectées à une même ligne de communication, constituée de câbles cylindriques
On distingue différentes variantes de technologies Ethernet suivant le diamètre des câbles utilisés:
- 10Base-2: Le câble utilisé est un câble coaxial de faible diamètre
- 10Base-5: Le câble utilisé est un câble coaxial de gros diamètre
- 10Base-T: Le câble utilisé est une paire torsadée, le débit atteint est d'environ 10Mbps
- 100Base-TX: Comme 10Base-T mais avec une vitesse de transmission beaucoup plus importante (100Mbps)
| Technologie | Type de câble | Vitesse | Portée |
|---|
| 10Base-2 |
Câble coaxial de faible diamètre |
10Mb/s |
185m |
| 10Base-5 |
Câble coaxial de gros diamètre (0.4 inch) |
10Mb/s |
500m |
| 10Base-T |
double paire torsadée |
10 Mb/s |
100m |
| 100Base-TX |
double paire torsadée |
100 Mb/s |
100m |
| 1000Base-SX |
fibre optique |
1000 Mb/s |
500m |
Ethernet est une technologie de réseau très utilisée car le prix de revient d'un tel réseau n'est pas très élevé
Principe de transmission
Tous les ordinateurs d'un réseau Ethernet sont reliés à une même ligne de transmission, et la communication se fait à l'aide d'un protocole appelé CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect ce qui signifie qu'il s'agit d'un protocole d'accès multiple avec surveillance de porteuse (Carrier Sense) et détection de collision).
Avec ce protocole toute machine est autorisée à émettre sur la ligne à n'importe quel moment et sans notion de priorité entre les machines. Cette communication se fait de façon simple:
- Chaque machine vérifie qu'il n'y a aucune communication sur la ligne avant d'émettre
- Si deux machines émettent simultanément, alors il y a collision (c'est-à-dire que plusieurs trames de données se trouvent sur la ligne au même moment)
- Les deux machines interrompent leur communication et attendent un délai aléatoire, puis la première ayant passé ce délai peut alors réémettre
Ce principe est basé sur plusieurs contraintes:
- Les paquets de données doivent avoir une taille maximale
- il doit y avoir un temps d'attente entre deux transmissions
Le temps d'attente varie selon la fréquence des collisions:
- Après la première collision une machine attend une unité de temps
- Après la seconde collision la machine attend deux unités de temps
- Après la troisième collision la machine attend quatre unités de temps
- ... avec bien entendu un petit temps supplémentaire aléatoire
Ethernet commuté
Jusque là, la topologie Ethernet décrite était celle de l'Ethernet partagé (tout message émis est entendu par l'ensemble des machines raccordées, la bande passante disponible est partagée par l'ensemble des machines).
Depuis quelques années une évolution importante s'est produite: celle de l'Ethernet commuté.
La topologie physique reste une étoile, organisée autour d'un commutateur (switch). Le commutateur utilise un mécanisme de filtrage et de commutation très similaire à celui utilisé par les passerelles (bridge) où ces techniques sont utilisées depuis fort longtemps.
Il inspecte les adresses de source et de destination des messages, dresse une table qui lui permet alors de savoir quelle machine est connectée sur quel port du switch (en général ce processus se fait par auto-apprentissage, c'est-à-dire automatiquement, mais le gestionnaire du switch peut procéder à des réglages complémentaires).
Connaissant le port du destinataire, le commutateur ne transmettra le message que sur le port adéquat, les autres ports restants dès lors libres pour d'autres transmissions pouvant se produire simultanément.
Il en résulte que chaque échange peut s'effectuer à débit nominal (plus de partage de la bande passante), sans collisions, avec pour conséquence une augmentation très sensible de la bande passante du réseau (à vitesse nominale égale).
Quant à savoir si tous les ports d'un commutateur peuvent dialoguer en même temps sans perte de messages, cela dépend de la qualité de ce dernier (non blocking switch).
Puisque la commutation permet d'éviter les collisions et que les techniques 10/100/1000 base T(X) disposent de circuits séparés pour la transmission et la réception (une paire torsadée par sens de transmission), la plupart des commutateurs modernes permet de désactiver la détection de collision et de passer en mode full-duplex sur les ports. De la sorte, les machines peuvent émettre et recevoir en même temps (ce qui contribue à nouveau à la performance du réseau).
Le mode full-duplex est particulièrement intéressant pour les serveurs qui doivent desservir plusieurs clients.
Les commutateurs Ethernet modernes détectent également la vitesse de transmission utilisée par chaque machine (autosensing) et si cette dernière supporte plusieurs vitesses (10 ou 100 ou 1000 megabits/sec) entament avec elle une négociation pour choisir une vitesse ainsi que le mode semi-duplex ou full-duplex de la transmission. Cela permet d'avoir un parc de machines ayant des performances différentes (par exemple un parc d'ordinateurs avec diverses configurations matérielles).
Comme le trafic émis et reçu n'est plus transmis sur tous les ports, il devient beaucoup plus difficile d'espionner (sniffer) ce qui se passe. Voilà qui contribue à la sécurité générale du réseau, ce qui est un thème fort sensible aujourd'hui.
Pour terminer, l'usage de commutateurs permet de construire des réseaux plus étendus géographiquement. En Ethernet partagé, un message doit pouvoir atteindre toute autre machine dans le réseau dans un intervalle de temps précis (slot time) sans quoi le mécanisme de détection des collisions (CSMA/CD) ne fonctionne pas correctement.
2) Token Ring : le principe de l'anneau à jeton
L'anneau à jeton (en anglais token ring) est une technologie d'accès au réseau basé sur le principe de la communication au tour à tour, c'est-à-dire que chaque ordinateur du réseau a la possibilité de parler à son tour. C'est un jeton (un paquet de données), circulant en boucle d'un ordinateur à un autre, qui détermine quel ordinateur a le droit d'émettre des informations.
Lorsqu'un ordinateur est en possession du jeton il peut émettre pendant un temps déterminé, après lequel il remet le jeton à l'ordinateur suivant.
En réalité les ordinateurs d'un réseau de type "anneau à jeton" ne sont pas disposés en boucle, mais sont reliés à un répartiteur (appelé MAU, Multistation Access Unit) qui va donner successivement "la parole" à chacun d'entre-eux.
TOPOLOGIE DES RESEAUX :
Un réseau informatique est constitué d'ordinateurs reliés entre eux grâce à des lignes de communication (câbles réseaux, etc.) et des éléments matériels (cartes réseau, ainsi que d'autres équipements permettant d'assurer la bonne circulation des données). L'arrangement physique, c'est-à-dire la configuration spatiale du réseau est appelé topologie physique. On distingue généralement les topologies suivantes :
- topologie en anneau
- topologie en étoile
- topologie en bus
La topologie logique, par opposition à la topologie physique, représente la façon dont les données transitent dans les lignes de communication. Les topologies logiques les plus courantes sont Ethernet, Token Ring et FDDI.
1) Topologie en anneau (Token Ring ou Ethernet) :
Dans un réseau possédant une topologie en anneau, les ordinateurs sont situés sur une boucle et communiquent chacun à leur tour.
En réalité, dans une topologie anneau, les ordinateurs ne sont pas reliés en boucle, mais sont reliés à un répartiteur (appelé MAU, Multistation Access Unit) qui va gérer la communication entre les ordinateurs qui lui sont reliés en impartissant à chacun d'entre-eux un temps de parole.
Les deux principales topologies logiques utilisant cette topologie physique sont Token ring (anneau à jeton) et FDDI.
2) Topologie en étoile :
Dans une topologie en étoile, les ordinateurs du réseau sont reliés à un système matériel central appelé concentrateur (en anglais hub, littéralement moyen de roue). Il s'agit d'une boîte comprenant un certain nombre de jonctions auxquelles il est possible de raccorder les câbles réseau en provenance des ordinateurs. Celui-ci a pour rôle d'assurer la communication entre les différentes jonctions.
Contrairement aux réseaux construits sur une topologie en bus, les réseaux suivant une topologie en étoile sont beaucoup moins vulnérables car une des connexions peut être débranchée sans paralyser le reste du réseau. Le point névralgique de ce réseau est le concentrateur, car sans lui plus aucune communication entre les ordinateurs du réseau n'est possible.
En revanche, un réseau à topologie en étoile est plus onéreux qu'un réseau à topologie en bus car un matériel supplémentaire est nécessaire (le hub).
3) Topologie en bus :
Une topologie en bus est l'organisation la plus simple d'un réseau. En effet, dans une topologie en bus tous les ordinateurs sont reliés à une même ligne de transmission par l'intermédiaire de câble, généralement coaxial. Le mot « bus » désigne la ligne physique qui relie les machines du réseau.
Cette topologie a pour avantage d'être facile à mettre en oeuvre et de posséder un fonctionnement simple. En revanche, elle est extrêmement vulnérable étant donné que si l'une des connexions est défectueuse, l'ensemble du réseau en est affecté.
ARCHITECTURE DU RESEAU ET NORMALISATION :
OSI signifie Open Systems Interconnection, ce qui se traduit par Interconnexion de systèmes ouverts. Ce modèle a été mis en place par l'ISO afin de mettre en place un standard de communications entre les ordinateurs d'un réseau, c'est-à-dire les règles qui gèrent les communications entre des ordinateurs. En effet, aux origines des réseaux chaque constructeur avait un système propre (on parle de système propriétaire). Ainsi de nombreux réseaux incompatibles coexistaient. C'est la raison pour laquelle l'établissement d'une norme a été nécessaire.
Le rôle du modèle OSI consiste à standardiser la communication entre les machines afin que différents constructeurs puissent mettre au point des produits (logiciels ou matériels) compatibles (pour peu qu'ils respectent scrupuleusement le modèle OSI).
L'intérêt d'un système en couches
Le but d'un système en couches est de séparer le problème en différentes parties (les couches) selon leur niveau d'abstraction.
Chaque couche du modèle communique avec une couche adjacente (celle du dessus ou celle du dessous). Chaque couche utilise ainsi les services des couches inférieures et en fournit à celle de niveau supérieur.
Le modèle OSI
le modèle OSI est un modèle qui comporte 7 couches, tandis que le modèle TCP/IP n'en comporte que 4. En réalité le modèle TCP/IP a été développé à peu près au même moment que le modèle OSI, c'est la raison pour laquelle il s'en inspire mais n'est pas totalement conforme aux spécifications du modèle OSI. Les couches du modèle OSI sont les suivantes :
| Niveau | Ancien modèle | Nouveau modèle |
|---|
| Niveau 7 | Couche Application | Niveau Application |
| Niveau 6 | Couche Présentation | Niveau Présentation |
| Niveau 5 | Couche Session | Niveau Session |
| Niveau 4 | Couche Transport | Niveau Message |
| Niveau 3 | Couche Réseau | Niveau Paquet |
| Niveau 2 | Couche Liaison Données | Niveau Trame |
| Niveau 1 | Couche Physique | Niveau Physique |
- La couche physique définit la façon dont les données sont physiquement converties en signaux numériques sur le média de communication (impulsions électriques, modulation de la lumière, etc.).
- La couche liaison données définit l'interface avec la carte réseau et le partage du média de transmission.
- La couche réseau permet de gérer l'adressage et le routage des données, c'est-à-dire leur acheminement via le réseau.
- La couche transport est chargée du transport des données, de leur découpage en paquets et de la gestion des éventuelles erreurs de transmission.
- La couche session définit l'ouverture et la destruction des sessions de communication entre les machines du réseau.
- La couche présentation définit le format des données manipulées par le niveau applicatif (leur représentation, éventuellement leur compression et leur chiffrement) indépendamment du système.
- La couche application assure l'interface avec les applications. Il s'agit donc du niveau le plus proche des utilisateurs, géré directement par les logiciels.
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