Cours Réseaux 2005-2006 Ahmed Jebali.

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1 Cours Réseaux Ahmed Jebali

2 Problématiques des communications en entreprise
Open Enterprise Networking Autres Entreprises : Fournisseurs/ clients E MAIL INTERNET FTP INTRANET Partenaires Co-producteurs - Interopérabilité - Coûts des télécoms - Coûts des stations Filiales

3 Intégration de technologies
Systèmes Interopérables et outils d’intégration Compétences pour maîtriser la complexité technologique

4 Les « Réseaux » Interconnexion Architecture Topologie Contrôle de flux
Programmation Routage TCP/IP Sécurité Détection et correction d’erreurs Compression Cryptage Contrôle d’accès

5 Vocabulaire Nœud DAN : Departemental Area Network
SAN : System Area Network LAN : Local Area Network de 10 mètres à quelques kilomètres MAN : Metropolitan Area Network de 10 à 100 km WAN : Wide Area Network de 100 km à la terre entière LAN : - à l’échelle d ’un bâtiment ou d’un groupe de bâtiments - limité à une organisation (réseau intra-entreprise) - domaine privé MAN : - interconnexion de bâtiments dans une même ville - doit être capable d’interconnecter plusieurs LAN - participation d’opérateurs publics ou privés reconnus WAN : - à l’échelle d’une région, d’un pays, d’un continent et de la planète

6 La topologie Architecture physique du réseau, 2 grandes familles :
Canaux en mode point-à-point exemple : téléphone filaire Canaux de diffusion exemples : radio, télévision, ...

7 Réseaux point-à-point
Maillage régulier Etoile Arbre Anneau

8 Réseaux à diffusion Bus Satellite Anneau

9 Les débits Unités : Attention !!! bit par seconde Kbit / s
Mbit/s ou Mb/s Gb / s Tb / s Attention !!! 1 octet = 8 bits 1 Ko = 1024 octets (210 octets) 1 Ko = 1024*8 = 8192 bits  8 Kb Un baud est le nombre d’intervalles de temps élémentaire en 1 seconde. Une ligne à 300 bauds, signifie qu’il y a 300 intervalles de temps par seconde sur cette ligne. Si on transfère 1 bit par intervalle de temps, alors le débit de la ligne sera de 300 bits/s.

10 Les débits Connexion parallèle (ordinateur/imprimante)
de l’ordre de 115 Kb/s Connexion série sur un PC de 75 bit/s à 921 Kb/s Connexion Internet par modem de 14,4 à 56 Kb/s Réseau local : 10 Mb/s à 100 Mb/s Epines dorsales de réseaux (backbone) de 500 Mb/s à 1Gb/s Réseaux spécialisés et/ou expérimentaux jusqu’à 800Mo/s

11 Exercice Présenter un architecture pour faire communiquer deus ordinateurs l’un en France (Paris), l’autre aux USA (Floride) Avez vous des contraintes à satisfaire ?

12 Analyse générale des télécoms
les communications sont un domaine complexe et en évolution constante => besoin d’un modèle: établir des spécifications et les tests comparer des solutions établir des théories le modèle sera en plusieurs couches simples à vocation précise afin de faciliter la compréhension et l’implémentation

13 Importance de la standardisation
peu de domaines ont autant besoin de standards la communication est un domaine complexe: besoin de spécifications précises communication entre diverses machines communication entre divers constructeurs informatiques plusieurs types de standards: standards propriétaires: parfois non public, réservé à un constructeur: SNA d’IBM, NetWare de Novell, DECnet de Digital, ... standards ouverts de jure: OSI de l’ISO, IEEE 802.*, X.25, ... standards ouverts de facto: TCP/IP, Ethernet, ...

14 Organismes de standardisations
ISO :International Standards Organisation ANSI :American National Standardization Institute I3E : Institute of Electrical and Electronical Engineers Commité Consultatif International pour le Télégraphe et le Téléphone devenu International Telecommunication Union IETF : Internet Engineering Task Force ...

15 Modèle Open System Interconnect
basé sur 7 couches: la plus haute= programmes d’applications la plus base= électronique de modulation chaque couche: fourni des services à la couche supérieure utilise des services de la couche inférieure les données transférées par les services sont des SDU= Service Data Unit échange de l’information suivant un protocole avec des couches distantes de même niveaux les données transférées par ce protocole sont des PDU= Protocol Data Unit

16 Le modèle OSI 1977 : ISO démarre une réflexion sur une architecture de réseau en couches, 1983 : définition du modèle OSI Open : systèmes ouverts à la communication avec d’autres systèmes Systems : ensemble des moyens informatiques (matériel et logiciel) contribuant au traitement et au transfert de l’information Interconnection

17 Le modèle OSI modèle d’architecture de réseau
propose une norme pour le nombre, le nom et la fonction de chaque couche, garantit que 2 systèmes hétérogènes pourront communiquer si : même ensemble de fonctions de communication, fonctions organisées dans le même ensemble de couches, les couches paires partagent le même protocole. - Le modèle OSI n’est pas une architecture de réseau, c’est un modèle d’archi. - Pas de détail sur le contenu de chaque couche (seulement description globale) - Les couches paires doivent fournir les mêmes fonctions même si elles ne les réalisent pas de la même façon Quelques principes qui ont guidé la réflexion : - suffisamment de couches pour ne pas mélanger des fonctions différentes dans la même couche - pas trop de couches pour ne pas surcharger le système - créer une couche lorsqu’un niveau d’abstraction est nécessaire - tenir compte de l’expérience des architectures de réseaux existantes - permettre la modification complète d ’une couche pour prendre en compte les progrès en termes de matériel et logiciel sans que cela ait une influence sur les autres couches

18 Le modèle OSI Couche 7 Couche 6 Couche 5 Couche 4 Couche 3 Couche 2
Système A Système B Couche 7 Couche 5 Couche 6 Couche 4 Couche 2 Couche 3 Couche 1 Protocole de couche 7 Protocole de couche 6 Protocole de couche 5 Protocole de couche 4 Protocole de couche 3 - Chaque couche est identifiée par son niveau N - Chaque couche réalise un sous-ensemble de fonctions nécessaire à la communication avec un autre système - Pour réaliser ces fonctions la couche N s ’appuie uniquement sur la couche immédiatement inférieure par l ’intermédiaire d’une interface - Pour réaliser ces fonctions, chaque couche N dialogue avec la couche N paire sur le système distant - Les règles et conventions utilisées pour ce dialogue sont appelées protocole de couche N - Pas d ’échange direct de données entre 2 couches paires sauf pour la couche 1 - L ’échange effectif des données dans le réseau se fait en passant les données à la couche immédiatement inférieure Protocole de couche 2 Protocole de couche 1 Canal de transmission de données

19 Le modèle OSI Emetteur Récepteur Application Présentation Session
Donnée Application Session Présentation Transport Liaison Réseau Physique AH Donnée PH Donnée SH Donnée TH Donnée AH : Entête d ’application (Application Header) PH : Entête de présentation (Presentation Header) SH : Entête de session (Session Header) TH : Entêtede transport (Transport Header) NH : Entête de réseau (Network Header) DH : Entête de liaison de données (Data Header) DT : Délimiteur de fin de trame (Data Trailer) NH Donnée DH Donnée DT Bits Canal de transmission de données

20 Modèle d’une couche couche n +1 services de la couche n
protocole de couche n couche n couche n services de la couche n-1 couche n-1

21 Rôles des 7 couches 7: application, interface vers les programmes et/ou utilisateurs 6: présentation, conversion de formats 5: session, synchronisation, établissement 4: transport, fiabilité/qualité de service de bout en bout 3: réseau, échange les données via des noeuds intermédiaire 2: liaison de données, accès entre noeuds voisins 1: physique, modulation d’information élémentaire (souvent 1 bit) sur le médium 0: médium de transmission

22 Medium/Support de transmission
câble coaxial: bonne résistance au bruit câble torsadé: bon marché, simple à mettre en oeuvre fibre optique: chère, complexe à mettre en oeuvre, très résistante au bruit ondes électro-magnétiques wireless: gratuit, forte sensibilité au bruit, beaucoup d ’avenir

23 La couche physique Gère la transmission des bits de façon brute sur un lien physique Transmet un flot de bit sans en connaître la signification ou la structure Un bit envoyé à 1 par la source doit être reçu comme un bit à 1 par la destination Problèmes d’ordre : mécanique, électrique, fonctionnel. - mécanique : nombre de broches du connecteur réseau - électrique : quel type de signal utiliser pour représenter un bit, caractéristiques de la ligne (bande passante, rapport signal/bruit, ...) - fonctionnel : mode de fonctionnement initialisation et relâchement de la connexion transmission simultanée dans les 2 sens

24 Couche physique deux classes de modulation pour un signal informatique
bande de base: le signal est directement transmis (comme le télégraphe) bande large broadband: utilisation d’une porteuse modulée (comme la radio) 1 1

25 La couche liaison de données
But : transformer un moyen brut de transmission en une liaison de données qui paraît exempte d’erreur de transmission à la couche supérieure Achemine les données reçues de la couche supérieure en les organisant en blocs de transmission Fournit des moyens pour activer, maintenir et désactiver la liaison de données Gère les problèmes posés par les trames endommagées, perdues ou dupliquées (détection et contrôle d’erreur) 2 systèmes non directement connectés par une liaison point-à-point sont considérés comme connectés par plusieurs liaisons indépendantes (  les couches supérieures doivent gérer les erreurs de bout en bout) - blocs de transmission : + créer et reconnaître les frontières de trames + filtrer les groupes de données similaires aux frontières de trames + transmettre les trames en séquence - maintien de la liaison de données : + accès au lien physique + partage de l’occupation du lien physique + initialisation et relâchement de la connexion - contrôle correction : + détection et correction des erreurs dues à la couche physique + retransmission des trames perdues + gestion des trames d ’acquittement (transmission simultanée) + gestion du contrôle de flux

26 Couche liaison de données
gestion de l’accès au médium conversion d’un SDU réseau de taille large (~ 1000 octets ~= 8000 bits) en SDU physique très court (~ 1 bit) exemples: Ethernet, Token Ring

27 La couche réseau But : Acheminer les données du système source au système destination quelle que soit la topologie du réseau de communication entre les 2 systèmes terminaux, Plus basse couche concernée par la transmission de bout en bout, Réalise pour les couches supérieures le transfert de données quelque soit la topologie du réseau, Assure le routage (acheminement) des paquets via des routes, Gère les problèmes d’adressage dans l’interconnexion de réseaux hétérogènes, Complexité de la couche dépendante de la topologie du réseau. Il existe des systèmes intermédiaires qui n’ont que 3 couches (exemple les routeurs). Leur rôle est simplement de router du trafic. Types de routes : - statiques, - déterminées à l’établissement de la connexion (circuit virtuel), - dynamiques La couche réseau fournit des services de comptabilité pour les opérateurs de réseaux.

28 Couche réseau permet le transfert de SDU transport via plusieurs couches de liaison de données différentes entre nœuds non adjacents choix de la route à suivre parfois la couche réseau est vide = sans fonction (exemple NetBEUI)

29 La couche transport But : Offrir aux couches supérieures un canal de transport de données de bout en bout fiable et économique quelle que soit la nature du réseau sous-jacent canal fiable : détection et contrôle d’erreur, messages délivrés dans l’ordre d’émission, contrôle de flux de bout en bout (ni perte, ni duplication) canal économique : débit rapide : une communication transport sur plusieurs connexions réseau, réseau coûteux : multiplexage de plusieurs connexions transport sur une seule connexion réseau, complexité fonction des services offerts par la couche 3. Si la couche 3 réalise un service connecté fiable (circuit virtuel) alors la couche 4 devient simple. Si la couche 3 fournit un service sans connexion non fiable (datagramme), alors la couche 4 doit réaliser la connexion et la fiablilisation. L ’ISO a défini 5 classes de protocoles Transport.

30 La couche session But : Gérer le dialogue entre 2 applications distantes Fiabilité assurée par les couches inférieures, Gestion du dialogue : dialogue unidirectionnel ou bidirectionnel, gestion du tour de parole, synchronisation entre les 2 applications (section critique, rendez-vous), Mécanisme de points de reprise en cas d’interruption dans le transfert d’informations. simplex : communication dans 1 sens half-duplex : communication dans les 2 sens mais 1 seul à la fois (aussi appelé communication à l’alternat) full-duplex : communication simultanée dans les 2 sens

31 Session synchronisation entre entités distantes
association entre noms et adresses ( associé à )

32 La couche présentation
But : Affranchir les applications de la couche supérieure des contraintes syntaxiques Gère les problèmes de différences de représentation des données, Effectue la compression des données si elle est nécessaire pour le réseau, S’occupe du chiffrement des données et de l’authentification. Little endian : octets de poids faible en premier (little end first) - Exemple : processeurs Intel x86 Big endian : octets de poids fort en premier (big end first) - Exemple : processeurs Motorola

33 La couche présentation
choix d’un format standard pour les échanges exemples: jeu de caractères: EBCDIC, ASCII, ISO 88591, ... type de nom de fichier: /home/jebali/.profile (Unix), C:\AUTOEXEC.BAT (MS-DOS), ...

34 La couche application But : Fournir des applications réseaux normalisées. Fournir des protocoles normalisés d’applications réseaux « communes » : terminal virtuel, transfert de fichiers, messagerie électronique, gestion et administration de réseaux, consultation de serveurs et de bases de données.

35 Application interface avec l’utilisateur ou d’autres programmes
exemples: transfert de fichiers partage de fichiers connexion en mode interactif (3270, ...)

36 Principaux cas des couches 1 et 2
réseaux locaux LAN= Local Area Network: étendue limitée à ~ 2 km, débit élevé de 10 Mbit/s ~ 1 Gbit/s réseaux étendus WAN= Wide Area Network: grande étendue géographique = mondiale, débit plus faible de 64 kbit/s ~ 34 Mbps parfois réseaux métropolitains MAN= Metropolitan Area Network: étendue limitée à une ville, débit élevé ~ 10 Mbit/s à l’accès ~155 Mbit/s au total

37 Exercice Présenter (avec les couches OSI) un exemple de communication entre deux ordinateurs

38

39 Schéma de communiation selon l’OSI
application présentation session transport message réseau paquet liaison trame physique bit Système A Système B Routeur 1 Routeur n

40 Exercice Etes vous satisfait de cette présentation en couche ? Y a t il des simplifications ?

41 Vue simplifiée du modèle OSI
pour un utilisateur non averti, il est possible de voir trois niveaux seulement niveau applicatif: couches 7, 6 (exemples: transfert de fichier, messagerie RFC 822 Outlook Express) niveau transport couches 5, 4, 3 (exemples: NetBEUI, TCP/IP) niveau transmission (souvent en hardware) couches 2, 1, 0 (exemple: cartes Ethernet, driver PPP + modem, ...)

42 Exercice Travail en groupe de 4 personnes
Sujet : présentation d’un organisme de standardisation Historique Domaines de compétences Normes établies Chantiers en cours Rapports de force

43 Modèle général d'un support de transmission
ETTD CA CC ETTD: Equipement Terminal de Traitement de Données (DTE) CA :Contrôleur d'Appareil CC : Contrôleur de Communication

44 Modèle général d'un support de transmission
ETTD ETCD CA CC Connexion proche ETCD: Equipement Terminal de Circuit de Données (DCE) Typiquement Modem, Carte Réseau, ...

45 Modèle général d'un support de transmission
ETTD ETCD ETCD ETTD CA CC CC CA CD LD : Ligne de Données (DL) CD : Circuit de Données (DC) Remarque : Symétrie des équipements (dans leur rôle seulement)

46 Transmission basée sur les ondes
Electriques Optiques Electromagnétiques Transfert non instantané... Transfert non parfait...

47 Nature du signal : modèle sinusoïdal
Fréquence Y(t)=Asin(2ft+) Y Amplitude Déphasage A t Asin() T=1/f

48 Spectre d'énergie parfait
RAIES

49 Spectre réel f1 f2 f3 SPECTRE CONTINU

50 Largeur de bande Puissance f largeur de bande

51 Largeur de bande et bande passante
Puissance Pe Ps La bande passante est estimée selon l'hypothèse Ps=Pe/2 f largeur de bande

52 D(bits/s)=Wlog2(1+S/N)
Théorème de SHANNON D(bits/s)=Wlog2(1+S/N) Rapport des puissances signal/bruit Débit Largeur de bande en Hz

53 Supports d’interconnexion
Câbles coaxiaux : a eu son heure de gloire. Propriétés de bande passante et de faible bruit Difficultés de mise en place Deux grandes familles : le fin (diamètres 1.2/4.4mm) le gros (diamètres 2.6/9.5mm)

54 Support d’interconnexion
Fils métalliques (de type téléphonique) paires torsadées bandes passant variant à l’inverse de la distance limites à 72 kbits/s sur quelques kilomètres jusqu’à 155 Mbits/s sur 100 m en catégorie 5 utilisé de plus en plus en réseau local (10baseT) HUB Carte « réseau » Prises RJ45

55 Câblage Câblage poste de travail:
Le plus répandu - Topologie en étoile autour des locaux techniques Distance maximale entre équipement actif et utilisateur fonction du protocole (Ethernet, Fast ethernet, ATM, Asynchrone ...) Composants : Locaux techniques, Câbles, Les répartiteurs ,Le brassage Choix du câble Catégories 3, 4 (en fin de vie) , 5 (hauts débits) Blindage, PVC, anti-feu, Diamètre du fil (augmentation d ’impédance=> moins d ’atténuation) … Connecteur RJ45, RJ11 Le plus répandu (Tous les nouveaux immeubles) Topologie en étoile autour des locaux techniques Distance maximale entre équipement actif et utilisateur fonction du protocole (Ethernet, Fast ethernet, ATM, Asynchrone ...) Composants : Locaux techniques : - LTE : Local technique d’étage (Sous répartiteur en téléphonie) qui concentre les câbles se terminant par une prise VDI dans le bureau utilisateur - LN : Local Nodal (RG : répartiteur général en téléphonie) qui interconnecte les LTE Câbles : - câble utilisateur : En général, câble 4 paires torsadées et connectique RJ45 - les rocades : groupement de câbles (32, 56, 112 paires ...) reliant 2 LTE ou 2 LN ou LTE et LN - Pose du câble : Chemin de câble dans les gaines techniques pour les rocades . Goulotte , faux plancher, faux plafond pour le bureau Les répartiteurs : - Ferme de ressources, ferme de distribution, ferme de rocade, - Panneaux de brassage Le brassage : - Pour raccorder l’utilisateur depuis sa prise jusqu’a l’équipement actif

56 Câblage Câblage Fibre optique Utilisé comme :
câble de rocade pour construire les réseaux fédérateurs hauts débits liaison inter-bâtiments câble avec nombre pair de brins (brin émission, brin réception) raccordement : - ‘collage’ des brins sur les connecteurs ST du tiroir optique - raccordement par cordon optique à l’équipement actif ou autre tiroir optique Fibre multimode, monomode Propriétés faible atténuation insensibilité au bruit électromagnétique très haut débits (>2Gbit/s) démocratisation banalisation de la connectique

57 Support d’interconnexion
Faisceaux « sans fils » Herziens Radios Satellites Infrarouges Vision Directe Hauts débits (selon les plages de fréquence) Re-configuration géographique aisée Economique

58 Câblage : Transmission sans fil
Réseaux locaux sans fil (LAN Wireless) Méthodes de transmission : Infrarouge, laser, ondes radio Informatique mobile en pleine croissance : Utilisation du satellite ou cellules formes d ’informatique mobile : paquet radio via satellite réseau téléphonique cellulaire réseau satellite : transmission par micro-ondes

59 Autres technologies CPL : courant porteur en ligne
Technlogie récente En phase de teste Attend l’adhésion des industriels Wimax : Wifi à large échelle A de l’avenir Applications?

60 Exercice Tracer un tableau support d’interconnexion/usages

61 Détection/correction d’erreurs

62 Techniques de détection/correction
redondance complète (écho distant) contrôle de parité simple contrôle de parité vertical et longitudinal contrôle par blocs puissance de correction et de détection du code de Hamming 7,4 Codes plus puissants : codes convolutionnels, Bose-Chaudhuri-Hocquenghem,.. Codes polynomiaux

63 Parité longitudinale/verticale
Parité simple

64 Parité longitudinale/verticale
Détection et Correction

65 Ethernet niveau 1,2

66 Le standard Ethernet 1970 : version expérimentale Xerox à 3Mb/s sur câble coaxial de 75  jusqu’à 1 km, 1980 : Ethernet version 1.0 standard de Xerox, Intel et Digital Equipment (DIX) 1982 : Ethernet version 2.0 (DIX), câble coaxial de 50  d ’impédance caractéristique et fibre optique en point-à-point 1985 : standard IEEE (10BASE5 = câble coaxial) puis suppléments a, b, ... 1989 : norme ISO

67 Principes d’Ethernet Support de transmission
brin = segment = bus = câble coaxial pas de boucle pas de sens de circulation Chaque carte Ethernet possède une adresse unique au niveau mondial (adresse MAC) Pas de multiplexage en fréquence  une seule trame à un instant donné Réception par tous les transceivers du réseau d’une trame émise par une station MAC : Medium Access Control

68 Principe du CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Si rien à transmettre, alors station silencieuse Si besoin d’émettre écoute pendant 9,6 µs minimum si quelqu’un émet on recommence à écouter sinon envoie de la trame mais écoute pendant 51,2 µs (slot time) si trafic reçu pendant slot time alors collision !!! si collision alors émission d’un jam (enforcement de collision) pour que tout le monde détecte la collision pendant au moins 32 bit times attente d’un délai aléatoire (algorithme de backoff) avant réémission IFG : Inter Frame Gap L’IFG représente le temps de silence minimum obligatoire entre 2 trames Le RTD (Round Trip Delay) définit le temps maximum aller-retour d’une trame sur l’ensemble du réseau Ethernet soit environ 50 µs. Le slot-time vaut 51,2 µs (légèrement supérieur à RTD) et une collision ne peut intervenir que dans ce temps.

69 Format des trames Ethernet (1/3)
Type de trame / Longueur des données Préambule 56 octets adresse destination 6 octets adresse source 6 octets 2 o. Données Données utiles [+ bourrage] de 46 à 1500 octets FCS 4 octets Préambule de 56 bits pour la synchronisation des horloges + SFD Adresses attribuées par l’IEEE (notation hexadécimale) 08:00:20:xx:xx:xx pour Sun 00:00:0C:xx:xx:xx pour Cisco 00:A0:24:xx:xx:xx pour 3Com diffusion (broadcast) : FF:FF:FF:FF:FF:FF diffusion de groupe Internet (multicast) : 01:00:5E:xx:xx:xx SFD : Start Frame Delimiter

70 Format des trames Ethernet (2/3)
Type de trame / Longueur des données adresse destination 6 octets adresse source 6 octets 2 o. Données Données utiles [+ bourrage] de 46 à 1500 octets FCS 4 octets Champ type identifie le protocole utilisé dans la trame administré globalement par Xerox (valeur supérieure à 1500) liste dans le fichier /usr/include/netinet/if_ether.h 0x0800 : IP 0x0806 : ARP Longueur des données si pas de type taille inutile car déduite de SFD à fin de porteuse taille fixe des champs autres que données IP : Internet Protocol ARP : Address Resolution Protocol

71 Format des trames Ethernet (3/3)
Type de trame / Longueur des données adresse destination 6 octets adresse source 6 octets 2 o. Données Données utiles [+ bourrage] de 46 à 1500 octets FCS 4 octets Données utiles de 1 à 1500 octets MTU maximum de 1500 octets si moins de 46 octets alors bourrage (padding) pour faire au moins 46 octets FCS (Frame Control Sequence) Code détecteur d’erreur CRC calculé sur la totalité de la trame MTU : Maximum Transfert Unit CRC : Cyclic Redundancy Check Dans le cas d’Ethernet, on utilise un polynôme de degré 32 : x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1 Une trame trop courte <64 octets est appelée Runt ou trame avorton Une trame trop longue >1518 octets est appelée Jabber ou bavardage Autres erreurs : - misaligned (désalignée) si la longueur n’est pas multiple d’un octet - bad FCS (CRC erroné) si un ou plusieurs bits sont faux

72 Ethernet 10 Mbit 10BASE5 câble coaxial
10 comme 10 Mb/s BASE comme Baseband (bande de base) 5 comme 500 mètres Appellations : Thick Ethernet, Ethernet standard, câble jaune, gros câble, ... Longueur maxi : 500 mètres Nombre maxi de stations : 100 Distance entre stations : multiple de 2,5 mètre (marques sur le câble) Topologie en bus avec transceiver vampire. Pour relier le coupleur (la carte réseau) au transceiver, il faut un câble de transceiver appelé AUI (Attachment Unit Interface) ou drop câble, câble bleu, câble de descente, câble AUI, ... Longueur maxi d’un câble AUI : 50 m

73 Ethernet 10 Mbit 10BASE2 câble coaxial fin
2 comme 200 mètres Appellations : Thin Ethernet, Ethernet fin, Thinnet, Cheapernet, ... Longueur maxi : 185 mètres Nombre maxi de stations : 30 Distance entre stations : minimum 0,5 mètre Topologie en bus avec stations en série, Transceiver en T (possibilité de raccordement BNC).

74 Ethernet 10 Mbit 10BASET normalisé en 93/94
T comme Twisted Pair (paire torsadée) Médium : double paire torsadée non-blindée fils 1 et 2 pour l’émission fils 3 et 6 pour la réception prise RJ45 en bout des fils Longueur maxi : 100 mètres Topologie en étoile liaisons point-à-point, une station en bout de branche, Nécessite une étoile : répéteur (hub) ou commutateur (switch)

75 Les câbles Le blindage : Les classes d ’application :
UTP : Unshielded Twisted Pair STP : Shielded Twisted Pair Les classes d ’application : classe A : applications basses fréquences (voix) jusqu’à 100 kHz classe B : applications moyen débit jusqu’à 1 MHz classe C : haut débit (Ethernet, Token Ring) jusqu’à 16 MHz classe D : très haut débit (FastEthernet, ATM, ...) jusqu’à 100 MHz Catégorie de câblage : catégorie 3 : 2 km (A), 500 m (B), 100 m (C), impossible en classe D catégorie 4 : 3 km (A), 600 m (B), 150 m (C), déconseillé (D) catégorie 5 : 3 km (A), 700 m (B), 160 m (C), 100 m (D)

76 Ethernet 10 Mbit 10BASEF Fibre optique monomode ou multimode
F comme Fiber Optic (fibre optique) Fibre optique monomode ou multimode monomode : 1 seul signal lumineux, diodes laser, la plus rapide, très cher multimode : plusieurs signaux, led, moins rapide mais moins cher Fibre optique plutôt utilisée pour les backbones que pour les stations de travail, Coûteux et difficile à mettre en œuvre, Longueur maxi de 500 m à 2 km selon la fibre

77 Topologie Ethernet 10 Mbit
Plusieurs segments reliés entre eux par des répéteurs 2 types de segments : Câble coaxial (câble jaune, gros Ethernet) Segment de liaison (liaison point-à-point) Stations seulement sur les segments coaxiaux Chemin le plus long possible entre 2 stations : 3 segments de coaxial 2 segments de liaison (IRL) 4 répéteurs maxi 2,5 km si tout en coaxial IRL : Inter Repeter Link

78 Ethernet 100 Mbit 100BaseT4 : 4 paires torsadées non blindées (UTP)
catégorie 3, 4, ou 5, 3 paires à 33 Mbps et 1 paire pour la détection d’erreur, 100BaseTX : 2 paires torsadées blindées ou non (STP ou UTP) catégorie 5 uniquement, 1 paire émission et 1 paire réception/détection de collisions le plus utilisé mais limité à 100 mètres, le meilleur rapport qualité/prix du moment pour des LAN, 100BaseFX : 2 brins de fibre multimode 62,5/125 microns seule solution pour dépasser les 100 mètres, pas de normalisation en monomode. Le 100BaseT4 permet de faire du 100 Mb/s sur tout câblage existant mais dans la pratique les distances maximales (100m) ne sont pas respectées et certaines paires sont déjà utilisées (téléphone par exemple). Il existe aussi le 100BaseVG anylan de Hewlett Packard qui ne fonctionne pas sur le principe Ethernet.

79 Topologie Ethernet 100 Mbit
Maximum 1 hub de Classe I ou 2 hubs de Classe II Maxi 100 m sur cuivre Maxi 2000 m sur fibre optique

80 Hub Hub de classe I Permet de mixer des ports de différents types (100bT4 et 100b-X) Nécessite des conversions de signaux donc des délais de traitement supplémentaires En général, un seul hub de classe I doit être utilisé par domaine de collisions – Hub de classe II Tous les ports sont de même type (100bT4 ou 100bTX ou 100bFX) Ne nécessite pas de conversions de signaux donc plus rapide Deux hubs de classe II peuvent être utilisés dans un même domaine de collisions En pratique, la classe d’un hub est indiquée par un I ou II encerclé

81 Gigabit Ethernet 1000BaseX : fibre optique
1000BaseSX : 300 (62,5 microns) à 550 m (50 microns) sur fibre optique multimode (850 nm) 1000BaseLX : 3 km sur fibre optique monomode (9 microns, 1300 nm) 1000BaseCX : 25 mètres sur « twinax » (STP) 1000BaseT : 4 paires torsadées non blindées (UTP) catégorie 5 uniquement, limité à 100 mètres, taille du réseau limitée à 200 mètres de diamètre, produits encore rares et très chers. Le Gigabit Ethernet commence à remplacer le FastEthernet pour les épines dorsales de réseaux locaux. Comme pour FastEthernet, des hubs et des switchs Gigabit Ethernet seront disponibles. Les hubs ne pourront pas être cascadés et devraient être très peu utilisés.

82 Extension des LAN comment étendre les LAN aux points de vue
géographique nombre de machine connectées extension au niveau de la couche 1: répéteur du signal électrique de la couche 2: pont bridge des trames (commutateur) de la couche 3: routeur de paquets

83 Extension: répéteur Agit au niveau 1 (signal électrique) bit par bit: regénération du signal uniquement pour les câbles coaxiaux, fibre, … le hub est un type de répéteur chaque côté du répéteur reçoit les mêmes trames BUT: augmenter la distance A B C repeater

84 Extension: bridge ou pont
Agit au niveau 2: trame learning bridge: apprend (en regardant les adresses sources) où sont les hôtes recopie la trame si nécessaire chaque côté du répéteur ne reçoit pas les mêmes trames BUT: diminuer la charge A: gauche B: droite C: droite A B C C->B C->B bridge C->A C->A C->A

85 Ethernet: le switch ou commutateur
Cas particulier de bridge avec un hôte par porte chaque porte du switch ne reçoit que ses trames Avantages : diminuer la charge par porte augmenter le débit total (deux hôtes peuvent transmettre en même temps) C D E B A switch

86 LLC et MAC LLC : Logical Link Control MAC : Medium Access Control
une partie de la couche liaison de données est commune à tous les LAN: interface avec plusieurs couches réseau (avec différents SAP= Service Access Points = protocoles différents: TCP/IP, SNA, AppleTalk, ...) choix de qualité de service: type 1: perte tolérée, réception des paquets dans le désordre type 2: sans perte et réception dans l’ordre MAC : Medium Access Control la partie spécifique au médium de transmission

87 médium de transmission
LLC et MAC TCP/ IP Novell SNA Logical Link Control couche liaison Medium Access Control couche physique médium de transmission

88 Informations ipconfig/all (windows) ifconfig (Linux) arp (Linux)

89 Topologie Ethernet Répéteur ou Hub Pont ou Bridge
répète systématiquement les signaux électriques sur tous les ports peut détecter les collisions Pont ou Bridge permet d’interconnecter 2 réseaux Ethernet pas ou peu d’intelligence, transmet systématiquement les trames Commutateur ou Switch fait du routage au niveau de la couche 2, apprend les adresses MAC au fur et à mesure que les trames passent, envoi uniquement sur le bon port s’il connaît l’adresse sinon sur tous les ports, fonctionne comme un bridge multi-port, possibilité de mettre un réseau Ethernet sur chaque port. Possibilité de trouver des informations intéressantes sur les sites des constructeurs comme 3Com, Cisco, HP, ...

90 Autres technologies FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
Anneau sur fibre optique à 100 Mbps. ATM (Asynchronous Transfer Mode) transfert de cellules de 53 octets (5 entête + 48 données), 25 Mbps, 155 Mbps, 622 Mbps, 1,2 Gbps, 2,4 Gbps et +, Myrinet réseau entièrement commuté utilisé dans les grappes de machines, débit supérieur de 1 à 2 Gb/s SCI (Scalable Coherent Interface) réseau à capacité d’adressage utilisé dans les grappes, jusqu’à 800 Mo/s (6,4 Gbps) Les réseaux FDDI étaient utilisés comme épine dorsale pour interconnecter des réseaux à 10 Mb/s. L’évolution au Gb/s risque de voir disparaître les réseaux FDDI au profit de Gigabit Ethernet. Les réseaux ATM sont très utilisés dans le monde des télécoms. ATM était pressenti pour remplacer Ethernet dans les LAN mais ce fut un échec. Par contre, c’est un succès auprès des opérateurs de télécoms pour transporter données, voix, … Myrinet et SCI sont des réseaux utilisés dans les grappes de machines pour le calcul à haute performance ou les serveurs de données. Ce sont des réseaux à très haut débit mais sur de faibles distances.

91 Niveaux d’interconnexion
Passerelle applicative Application Présentation Convertisseur de présentation Convertisseur Session Session Transport Relais de transport Réseau Routeur/Router A quel niveau d'interconnexion se situe un PC en émulation sur Mainframe ? Un émulateur est une passerelle applicative. A quel niveau se situe une passerelle de messagerie ? Une passerelle de messagerie est une passerelle applicative. Liaison Pont/Bridge/Commutateur/Switch Physique Répéteur/hub

92 Exercice Câbler l’INSTA ! Travail en groupe
Présentation : arguments des choix

93 Exercice Exploration des sniffer But : comprendre leur fonctionnement
Ethereal Windump Tcpdump But : comprendre leur fonctionnement analyser des trames ethernet Travail : Présenter l’analyse de quelques trames, l’application de filtre de capture et l’ajout d’un traitement post-analyse (tcpdump)

94 Exercice Utiliser les utilitaires traceroute (Linux), tracert(windows)
Visualroute (télécharger chez zdnet.fr)

95 Utilitaires de gestion IP
arp -a sur Unix montre la conversion entre adresses IP et MAC ifconfig sur Unix netstat -e sur MS-Windows indiquent la configuration et les statistiques du ou des adaptateurs LAN ping permet le test d’une route entre deux hôtes netstat -r et route –n montre les routes IP connues par l’hôte traceroute sur Unix et tracert sur MS-Windows indiquent le chemin suivi par un paquet IP

96

97 TCP/IP Niveau 3, 4, 5

98 TCP/IP TCP/IP regroupe plusieurs protocoles distincts:
couche réseau: IP= Internet Protocol couche transport: orienté connexion: TCP= Transport Control Protocol orienté datagram: UDP= User Datagram Protocol couche session: presque inexistante conversion nom/adresse: DNS= Domain Name System parfois RPC= Remote Procedure Call voire compatibilité NetBIOS et OSI !!! anciennes spécifications qui ne rentrent pas bien dans le modèle OSI

99 La pile TCP/IP Application Transport Réseau Liaison Physique
Standard de fait, plus récent que le modèle OSI. Pile Internet Les couches basses des 2 modèles correspondent plus ou moins. Les couches hautes de la pile OSI sont regroupées en une seule couche Application. Application Transport Réseau Liaison Physique Application : http, ftp, pop, smtp, telnet, snmp, dns, … Transport : tcp, udp, rtp, … Routage : ip, icmp (au-dessus d’ip), … Liaison : ethernet, token-ring, wifi, wimax, atm, … Physique : fibre optique monomode/multimode, câbles UTP cat. 3/5/6/7, codage, laser, radio, …

100 IP : Internet Protocol Actuellement de la version 4, la version 6 est en test chaque équipement, ou hôte, reçoit une adresse IP distincte pour chacune de ses interfaces réseaux (LAN ou WAN) chaque LAN ou morceau de WAN reçoit une adresse de réseau IP [subnet IP] il existe une relation entre l’adresse IP d’un équipement et l’adresse du réseau IP

101 Adresses IP longueur 32 bits = 4 octets sous la forme dotted decimal: = les premiers bits indiquent la classe du réseau: 127 réseaux de classe A: de 1.?.?.? à 127.?.?.?, chaque réseau peut contenir 16 millions d’hôtes réseaux de classe B: de 128.?.?.? à 191.?.?.?, chaque réseau peut contenir hôtes 2 millions de réseaux de classe C: chaque réseau peut contenir 254 hôtes

102 Adresses IP Les bits les plus lourds définissent la classe :
Classe A : réseaux de machines max (de à ) Classe B : réseaux machines max (de à ) Classe C : réseaux de 254 machines max (de à ) Classe D : adresses multicasts Classe E : réservée à des usages expérimentaux

103 Exceptions de l’adressage IP
Les plages IP à ne pas router par défaut /8 à /8 /16 à /16 /16 à /16 Les plages IP réservées => utilisée par l’hôte quand l’adresse réseau est inconnue => diffusion limitée à tous les hôtes du sous-réseau. 127.x.x.x => boucle locale/loopback 128.0.x.x x.x x x => diffusion multipoint (multicast)

104 Gestion des adresses IP
Seul le NIC (Network Information Center) est habilité à délivrer les numéros d’identification de réseau (id_res) Le relais en France est assuré par l’AFNIC (INRIA). Pour en savoir plus : RFC 1700

105 Adressage IP Classe A Net-id Host-id Net-id Host-id Classe B Net-id
8 16 24 31 Classe A Net-id Host-id 1 Net-id Host-id Classe B Net-id Host-id Classe C 1 1 Classe D 1 1 1 Multicast Réservé Classe E 1 1 1 1

106 Caractéristiques d’IP
envoi d’un paquet IP sans garantie de résultat: possibilité de pertes, voire de désordre dans les paquets envoyés et reçus possibilité d’envoi en une fois d’un grand volume (>65.000) bytes en une seule opération programme, IP va couper/recoller ce grand volume en petits paquets vrai couche réseau avec possibilité de routage entre plusieurs LAN et WAN

107 Exemple de réseau IP A B C D routeur LAN LAN réseau 193.210.160.0
A routeur B réseau C D réseau réseau LAN LAN

108 Conversion des adresses IP et MAC
un protocole ARP=Address Resolution Protocol permet aux hôtes d’un même LAN de connaître l’adresse MAC sur 48 bits à partir de l’adresse IP sur 32 bits l’inverse est également vrai, RARP= Reverse Addresse Resolution Protocol

109 DHCP/BOOTP BOOTP (BOOTstrap Protocol): Ce protocole permet à un équipement de récupérer son adresse IP au démarrage. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) : Remplaçant de BOOTP, il permet l’obtention dynamique d’une configuration IP plus ou moins complète.

110 Les routes dans un réseau IP
chaque hôte doit connaître: son adresse IP adresse de son réseau adresse d’un ou plusieurs routeurs les routeurs connaissent l’ensemble des routes, c-à-d comment aller d’un réseau à un autre

111 Exemples de routes router1 router2 réseau 193.210.160.0 193.210.160.1
routeur= router1 via LAN via WAN via routeur2 via routeur2 via LAN-TR via WAN via LAN-Eth via routeur1 routeur= réseau routeur= router2 routeur= réseau réseau

112 La translation d’adresse
2 types de NAT (Network Address Translation) Le SNAT (Source NAT) : Changer l’adresse IP et/ou le port de la source. Le masquerading est un cas particulier de SNAT. Le DNAT (Destination NAT) : Changer l’adresse IP et/ou le port de la destination. La redirection est un cas particulier du DNAT. Statique ou dynamique

113 Remarques sur IP les adresses d’hôtes et de réseaux ne dépendent pas de la couche liaison de donnée utilisée IP permet la coexistence de plusieurs LAN (Ethernet, token ring, arcnet, FDDI, ...) et WAN (X.25, HDLC, PPP, ...) IP est utilisé sur l’Internet => utilisez des adresses IP compatibles Internet (RFC 1597) 10.?.?.? ou ?.?

114 Couches transport: TCP et UDP
peu de chose à dire ! TCP et UDP permettent à plusieurs entités sessions identifiées par leur portes d’utiliser simultanément TCP/IP: HTTP porte TCP 80 SMTP (mail) porte TCP 25 Telnet porte TCP 23 partage fichier ports UDP et TCP 137, 138, 139

115 Couches transport: TCP et UDP
UDP est trivial: peu de valeur ajoutée à IP TCP est plus complexe car il garantit un transfert sans perte de données ni manque de séquence (utilisation de numéro de séquence, de code détecteur d’erreurs…)

116 TCP : Transmission Control Protocol
transport fiable de la technologie TCP/IP. fiabilité = illusion assurée par le service transferts tamponés : découpage en segments connexions bidirectionnelles et simultanées service en mode connecté garantie de non perte de messages ainsi que de l'ordonnancement

117 TCP : La connexion une connexion de type circuit virtuel est établie avant que les données ne soient échangées : appel + négociation + transferts Une connexion = une paire d'extrémités de connexion Une extrémité de connexion = couple (adresse IP, port) Exemple de connexion : (( , 1034), ( , 21)) Une extrémité de connexion peut être partagée par plusieurs autres extrémités de connexions (multi-instanciation) La mise en oeuvre de la connexion se fait en deux étapes : une application (extrémité) effectue une ouverture passive en indiquant qu'elle accepte une connexion entrante, une autre application (extrémité) effectue une ouverture active pour demander l'établissement de la connexion.

118 Couches sessions utilisée avec TCP/IP
conversion entre les noms d’hôtes et les adresses IP: DNS= Domain Name System: DNS de l’Internet = la plus grande base de données distribuées au monde! conversion d’un nom domaine ou machine en une adresse IP implémentation de l’interface programmatique NetBIOS sur TCP/IP = RFC 1001/1002 permet l’utilisation des programmes NetBIOS sur des hôtes TCP/IP (PC, Unix, Mac, ...) => y compris LAN Manager ou Windows NT Advanced Server implémentation des services transport de l’OSI sur TCP/IP RFC 1006

119 Conclusion Évolution niveau 1 : multiplexage sur le support (optique, câbles…). Évolutions niveau 2 : augmentation des débits en WIFI, arrivée du WIMAX, 10 Gbps ethernet, ethernet à la conquête du MAN, CPL, mobilité. Évolution niveau 3 : IPv6, mobilité. Évolutions couches hautes : le tout IP (téléphonie, TV) et multimédia de plus en plus présent.

120 Ouuf !!

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122 Utilitaires de gestion IP
arp -a sur Unix montre la conversion entre adresses IP et MAC ifconfig sur Unix netstat -e sur MS-Windows indiquent la configuration et les statistiques du ou des adaptateurs LAN ping permet le test d’une route entre deux hôtes netstat -r et route –n montre les routes IP connues par l’hôte traceroute sur Unix et tracert sur MS-Windows indiquent le chemin suivi par un paquet IP