INFO 3020 Introduction aux réseaux d’ordinateurs Philippe Fournier-Viger Département d’informatique, U.de M. Bureau D216, Automne

Calendrier semainemercredivendredi 18 novembre Chapitre 10 – planification et cablage + commutation Chapitre 11 – configuration et test d’un réseau (énoncé du devoir #3) 25 novembre Laboratoire (lab cisco) Laboratoire (lab cisco) 2 décembre Sujet avancé Examen pratique (5 décembre) 7 au 9 décembreJournées d’études 12 décembreExamen théorique ( 16 décembre) 2 Après la session: possibilité de passer le test électronique CCNA1 pour obtenir le certificat CCNA1 sur le site Web de Cisco

PLANIFICATION ET CÂBLAGE DES RÉSEAUX 3

Introduction Tâches pour concevoir un réseau local: identifier les besoins choisir le type de support choisir les types de connexions pour les périphériques intermédiaires ou finaux, choisir le type de brochage pour les câbles en cuivre, identifier le type de câblage, les normes et ports pour les connexions de réseau étendus, concevoir un schéma d’adressage, brancher, configurer, tester … 4

Périphériques interéseau Routeurs: principaux périphériques pour interconnecter les réseaux. chaque port est connecté à un réseau différent. permet de segmenter les domaines de collision et les domaines de diffusion. lier des réseaux utilisant différentes technologies (cuivre UTP, fibre optique… interfaces appropriées…), 5

6 Illustration

Périphériques intraréseau Pour créer un réseau local, il faut choisir un périphérique approprié pour connecter les hôtes et périphériques. Principalement deux périphériques intermédiaires: ◦ commutateurs ◦ concentrateurs 7

Concentrateur répliquent les signaux sur tous les ports, bus logique, bande passante partagée, accès-partagé, performance réduites à cause des collisions, on peut connecter plusieurs concentrateurs, mais toujours un seul domaine de collision. 8

Concentrateur (suite) moins cher qu’un commutateur, généralement utilisé pour de petits réseaux locaux avec faibles besoins en bande passante, aussi utilisé pour économiser de l’argent. 9

Commutateur réplique une trame sur le(s) port(s) appropriés seulement, segmente un réseau en plusieurs domaines de collisions, réduis les collisions sur un réseau local, chaque port créé un domaine de collision, chaque port est une topologie logique point à point, bande passante dédiée sur chaque port, ce qui offre de bonnes performances. 10

Commutateur (suite) peut être utilisé pour connecter des segments de réseau à différentes vitesses, en général, utilisé pour connecter des périphériques à un réseau local, plus coûteux qu’un concentrateur, mais performance accrue, grande variétés de commutateurs. 11

Planification et conception Pendant la planification, il faut tenir compte de: ◦ besoins, ◦ coûts et autres contraintes, ◦ options, ◦ évolutivité, ◦ … Le choix d’un périphérique intermédiaire dépend de: ◦ coût, vitesse, type de port/interface, capacité d’extension, facilité de gestion, autres fonctions et services, besoin de formation, … 12

Critères pour choisir un commutateur 1) Le coût est déterminé par: ◦ nombre de ports, ◦ types de ports, ◦ vitesse de commutation, ◦ fonction de gestion réseau, ◦ technologies de sécurité intégrées, ◦ technologies avancées de commutation, ◦ marque, ◦ …. 13

Critères pour choisir un commutateur (suite) 2) Choisir un seul commutateur avec de nombreux ports plutôt que plusieurs commutateurs? Pas nécessairement! Câbles plus long, donc plus dispendieux, La redondance assure une protection contre les pannes.  14

Redondance sous plusieurs formes: commutateurs supplémentaire, câblage supplémentaire pour une meilleure protection contre les pannes. 15

Critères pour choisir un commutateur (suite) 2) Vitesse de ports/interfaces: ◦ Il faut considérer les besoins, ◦ Il faut considérer l’évolutivité, Le nombre et types de ports est une décision cruciale: ◦ juste assez de ports? ◦ plusieurs vitesses? ◦ UTP + fibre optique? ◦ quand est-ce qu’une expansion du réseau est prévue? 16

17

Illustration Catalyst 6500 jusqu’à 720 GB / s jusqu’à 1152 ports -410 à 1 Gb / s -modulaire -changement à chaud -PoE -certains ports juqu’à 10 Gb/s

Critères pour choisir un routeur Le coût, types d’interface et vitesse (comme pour le commutateur). Capacité d’extension: ◦ routeurs avec configuration fixe: nombre de ports et type de port fixe. ◦ routeur avec capacité modulaire: ports fixes et des logements d’extension pour ajouter de nouveaux modules. 19

Critères pour choisir un routeur (suite) Fonction du système d’exploitation: ◦ Sécurité, ◦ Qualité de service (QS), ◦ Voix sur IP (VoIP), ◦ Services spéciaux comme la traduction d’adresses de réseau (NAT) et le protocole DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), ◦ compatibilité avec l’infrastructure existante, besoin de formation.... Le budget joue un rôle déterminant. Certains modules peuvent ajouter un coût important (ex.: fibre optique) 20

Câblage dans un établissement Quatre domaines physiques à prendre en considération: Zone de travail Armoire de répartition également appelée « point de distribution » Câblage du réseau fédérateur également appelé câblage vertical Câblage de distribution également appelé câblage horizontal  21

(patch panel) permet de réarranger les connexions facilement, de les organiser et de les étiqueter (backbone) prise murale de la zone de travail 22 l’armoire de répartition peut aussi contenir les serveurs

Illustration – tableau de connexions Images provenants de : et 23

24 Il faut considérer la longueur permise des câbles

Coût du câblage Idéal: câblage à fibre optique partout. Réalité: coût élevé de la fibre optique pour le support et les installations, niveau de performance élevé souvent inutile budgets souvent limités. Il faut trouver le meilleur rapport coût/performance qui répond aux besoins. 25

Besoins en bande passante Pour un serveur, choisir un support avec une bande passante élevée et avec une bonne évolutivité (ex.: fibre optique). Pour un ordinateur, moins de bande passante est souvent nécessaire. La fibre optique offre la plus grande bande passante. Le sans fil peut également offrir des niveaux de bande passante important, mais plusieurs limites : distance, obstacles, consommation d’énergie, etc. 26

Facilité d’installation Varie en fonction des types de câbles et de l’architecture du bâtiment (ex.: accès aux toits, taille des câbles…). Les câbles sont généralement installés dans des goulottes pour protéger et regrouper les câbles. UTP: petit, facile à installer, léger, flexible.. fibre optique: rayon de courbure, équipement spécial,… sans fil: simple, car peu de câbles. 27

Perturbations électriques (EMI) ou radioélectriques (RFI) Peut causer des problèmes importants en milieu industriel. Causes: équipements électriques, éclairage, périphériques de communication… Sans-fil: le plus susceptible aux perturbations radioélectriques. 28

CONNEXIONS DE RÉSEAU LOCAL 29

Connexions au réseau local Connecteur RJ-45 ◦ broches numérotées de 1 à 8 de gauche à droite, selon la vue de dessus. 30

Types d’interfaces Deux types d’interfaces UTP sur un périphérique réseau: MDI et MDIX. MDI: brochage Ethernet normal. ◦ broche 1-2 : transmission ◦ broche 3-6 : réception ◦ utilisé par routeurs et ordinateurs MIDX (interface avec croisement à l’interne) ◦ utilisé par commutateurs et concentrateurs. ◦ les broches de transmission/réception sont inversées. Sur des périphériques récents, le croisement peut être fait automatiquement, donc les fils croisés ne sont plus nécessaires. Il est parfois aussi possible de configurer pour avoir MDI ou MDIX. 31

Types d’interfaces (suite) Utilisez des câbles droits pour les connexions suivantes : ◦ Commutateur à routeur (par cuivre UTP) ◦ Ordinateur à commutateur ◦ Ordinateur à concentrateur Règle: en général, quand on connecte le même type de périphériques, on utilise un câble croisé, autrement: câble droit. 32

Types d’interfaces (suite) Utiliser les câbles croisés pour: Commutateur à commutateur Concentrateur à concentrateur Ordinateur à ordinateur Routeur à routeur (UTP cuivre) Ordinateur à un routeur (UTP cuivre) Concentrateur à commutateur 33

Câble croisé Commutateur à commutateur Commutateur à concentrateur Concentrateur à concentrateur Routeur à connexion du port Ethernet d’un routeur Ordinateur à ordinateur Ordinateur à port Ethernet d’un routeur 34

Exercice 35

Exercice (suite) Note: la version française du manuel Cisco contient une erreur. 36 câble croisé câble droit câble croisé

CONNEXION DE RÉSEAU ÉTENDU (10.2.3) 37

Connexions de réseaux étendus peuvent couvrir des distances très longues, plusieurs connecteurs: ◦ RJ11: connecteur de ligne téléphonique, utilisé pour le DSL, ◦ connexions séries 60 broches. ◦ câble coaxial CSU/DU: un périphérique qui convertit une trame provenant d’un réseau local en une trame adaptée à un réseau étendu (ex.: trames DSX pour une ligne T1). ◦ parfois intégré au routeur, ◦ parfois un périphérique distinct. ◦ câble série, connecteur à 15 broches. 38

Connexions séries Utilisées principalement pour connecter un routeur à un réseau étendu (peut être sur de longue distances) Peuvent être utilisée au laboratoire pour connecter deux routeurs ensemble directement. Sur plusieurs routeurs Cisco, un port série DB60 est présent. ◦ Il peut accepter un câble série avec connecteur DB60, 60 broches (côté routeur). ◦ À l’autre extrémité (côté réseau étendu), le câble peut accepter cinq types de connecteurs pour les connexions étendues. 

Connexions séries (suite) L’interface DB60, côté routeur Du côté « réseau étendu », cinq types de connecteurs possibles En général, on ne choisi pas le type de connecteur du côté « réseau étendu ». Il est souvent imposé par le service de réseau étendu qu’on utilise (il faut regarder la documentation).

Autres connecteurs séries côté routeur SmartSerial: ◦ un connecteur alternatif à DB60 côté routeur sur les routeurs plus récents (comme au laboratoire). ◦ 26 broches, ◦ plus petit, permet de transférer plus de données

Autres connecteurs séries côté réseau étendu ◦ coaxial ◦ RJ11: connecteur de ligne téléphonique, utilisé pour le DSL

Connexions séries de réseau étendu CSU/DU: un périphérique qui convertit une trame provenant d’un réseau local en une trame adaptée à un réseau étendu (ex.: trames DSX pour une ligne T1). ◦ parfois intégré au routeur, ◦ parfois un périphérique distinct.

Horloge pour les connecteurs séries L’extrémité d’un câble série est soit: DCE (Équipement de communication de données ) ◦ fournit les services d’horloge à un autre périphérique, ◦ se trouve généralement côté fournisseur d’accès. ◦ Ex. CSU/DSU ETTD (équipement terminal de traitement de données ) ◦ reçoit les services d’horloge d’un autre périphérique et s’ajuste en conséquence. ◦ se trouve généralement côté client ou utilisateur. DCE et ETTD se retrouvent aux deux extrémités d’un réseau étendu

Horloge pour les connecteurs séries (suite) Par défaut, un routeur Cisco est ETTD.

Connexions de réseaux étendus Les équipements DCE et ETTD sont utilisés dans des connexions de réseau étendu. La communication est maintenue en fournissant une fréquence d’horloge acceptable pour le périphérique qui envoie et le périphérique qui reçoit. Le plus souvent, l’opérateur téléphonique ou le FAI fournit le service d’horloge qui synchronise le signal transmis. Rappel

Simulation de connexions de réseaux étendus ◦ connecter deux routeurs à un câble série, ◦ déterminer le routeur qui doit être celui qui contrôle l’horloge (par défaut, ils sont ETD, mais peuvent être configuré en DCE), ◦ reliez un câble ETTD et DCE (ils utilisent des connecteurs complémentaires), Rappel DCE - ETTD

Exercice ?? ? ? IP: Passerelle: Ports: RS232 + Ethernet IP: Passerelle: Ports: RS232 Ethernet Routeur 2 Interface série: Interface Ethernet: Routeur 1 Interface série: Interface Ethernet: Le masque est toujours dans cet exemple 49

Solution IP: Passerelle: Ports: RS232 Ethernet Routeur 2 Interface série: Interface Ethernet: Routeur 1 Interface série: Interface Ethernet: IP: Passerelle: Ports: RS232 + Ethernet 50

DÉVELOPPEMENT D’UN SCHÉMA D’ADRESSAGE 51

Première étape: combien d’hôtes dans le réseau? Les périphériques finaux qui nécessitent une adresse IP : ◦ Ordinateurs de l’utilisateur ◦ Ordinateurs de l’administrateur ◦ Serveurs ◦ imprimantes, téléphones IP … Les périphériques réseau qui nécessitent une adresse IP : ◦ Interfaces de réseau local du routeur ◦ Interfaces (série) de réseau étendu du routeur Les périphériques réseau qui nécessitent une adresse IP pour la gestion sont les suivants : ◦ Commutateurs ◦ Points d’accès sans fil 52

Division en réseaux identifiez la plage d’adresses disponible. déterminez si tous les hôtes font partie du même réseau ou si le réseau entier est divisé en sous-réseaux distincts. Plusieurs raisons de diviser en sous-réseaux: ◦ gestion du trafic de diffusion, ◦ différents besoins en matière de réseau, ◦ sécurité. 53

Comptage des sous-réseaux Faire le décompte des sous-réseaux: ◦ chaque sous-réseau nécessite une interface de routeur faisant office de passerelle pour ce sous-réseau. ◦ chaque connexion entre routeurs est un sous-réseau distinct. Ensuite: ◦ calcul de l’adresse de réseau, le masque et la plage d’hôtes pour chaque sous-réseau. 54

Exercice (en supposant qu’ils ont la même taille) 55 Supposons qu’on a le bloc d’adresses IP /22

Norme d’adressage Pour faciliter le dépannage et l’ajout d’hôtes sur le réseau, il est préférable d’utiliser des conventions pour l’attribution des adresses: ◦ Ex.: la première ou dernière adresse d’une plage d’hôte est donnée au routeur. ◦ Ex.: décider que 64 à 127 représentent les utilisateurs généraux 56

Adressage Deux méthodes: ◦ adressage à taille fixe, ◦ adressage à taille variable. 57

Exercice pour l’interréseau Attribuer les adresses avec (1) un adressage à taille fixe, (2) à taille variable 58

Solution – adressage à taille fixe 59

Solution – adressage à taille variable 60

Interfaces de périphériques Les routeurs, commutateurs et autres périphériques possèdent plusieurs ports avec des fonctions variées. Interface de réseau local (Ethernet): pour connecter des périphériques de réseau local (ordinateurs, commutateurs…) 61

Interfaces de périphériques Interfaces de réseau étendu – Série pour connecter des périphériques de réseau étendu à l’unité CSU/DSU, utilisée pour établir la connexion physique entre les réseaux de données et les circuits du fournisseur de réseau étendu. pour connecter deux routeurs (plus rare en pratique). Interfaces console interface principale pour la configuration initiale d’un routeur ou d’un commutateur Cisco (attention: accès physique et sécurité) 62

Interfaces de périphériques Interface auxiliaire (AUX) pour la gestion à distance du routeur. généralement, un modem est connecté à l’interface auxiliaire (AUX) pour l’accès entrant. attention à la sécurité si vous activez l’option de connexion à distance à un périphérique réseau. 63

Connexion de gestion de périphériques Les périphériques réseau n’ont pas d’écran, de clavier et de souris. Pour configurer le périphérique, on utilise un type de logiciel appelé « émulateur de terminal ». ◦ permet d’utiliser l’écran et le clavier d’un ordinateur comme si l’écran et le clavier étaient directement connectés à l’autre périphérique. connexion: 64

Émulateur de terminal Nous utiliserons HyperTerminal Paramètres: ◦ Bits par seconde : bits/s ◦ Bits de données : 8 ◦ Parité : aucune ◦ Bits d’arrêt : 1 ◦ Contrôle de flux : aucun 65

INFORMATION SUPPLÉMENTAIRE SUR LES COMMUTATEURS Ceci est de l’information supplémentaire tirée de CCNA 3

Rappel: format d’une trame

Méthodes de transmission de trames 1) Stockage et retransmission (store and forward) Utilisée par les commutateurs Cisco 1. le commutateur reçoit une trame, 2. il stocke les données dans des mémoires tampons jusqu’à la réception la trame au complet. 3. Au cours du stockage, le commutateur recherche la destination, vérifie le CRC et la queue de trame. 4. Si CRC ok, la trame est transférée via le port approprié vers la destination. Sinon, trame jetée. Note: nécessaire pour analyser la qualité de service.

Méthodes de transmission de trames (suite) 2a) Commutation cut-through le commutateur agit sur les données dès qu’il les reçoit tampon de taille suffisante pour lire l’adresse MAC située dans les 6 octets après le préambule. le commutateur utilise l’adresse MAC pour déterminer le port d’interface de sortie et transmet la trame via ce port plus rapide que Store and Forward car: ◦ pas de vérification CRC ◦ pas besoin d’attendre la trame complète toutefois, le transfert de trame erronée consomme de la bande passante…

Deux variante du « cut-through » 2b) Commutation Fragment-Free (variante de 2a) le commutateur stocke les 64 premiers octets de la trame avant la transmission, car la plupart des erreurs arrivent dans ces octets. effectue un contrôle d’erreur un compromis entre Fast-Forward et Store and Forward. Autre variante: mode « cut through » sur un port et changement dynamique en mode « store and forward » lorsqu’un seuil d’erreur est atteint.

Commutation symétrique vs asymétrique symétrique: ◦ commutation entre ports qui ont la même bande passante. ◦ ex.: deux ordinateurs communiquant ensemble asymétrique: ◦ commutation entre des ports qui n’ont pas la même bande passante. ◦ ex.: le port d’un serveur est doté de plus de bande passante que les ordinateurs personnels ◦ nécessite une mise en mémoire tampon pour assurer un bon fonctionnement. ◦ la plupart des commutateurs actuels sont asymétriques.

Mise en tampon Raisons de la mise en tampon de trames: un port est surchargé pour l’inspection de la trame La mémoire tampon est intégrée au commutateur, ne peut être configurée, il est possible d’en ajouter. Deux types de mémoire tampon 

Deux types de mémoire tampon Axée sur les ports: trames stockées dans des files d’attente liées à des ports entrants spécifiques. une trame peut retarder les autres. Partagée trames stockées dans une mémoire tampon commune à tous les ports. quand une trame est stockée en mémoire tampon, un port de sortie lui est attribué, et elle demeure dans la même file d’attente. idéale pour commutation asymétrique (avec certains port à haut débit)

Commutateur couche 3 Commutation de couche 2 basée sur les adresses MAC Commutation de couche 3 utilise les adresses MAC, peut aussi exploiter les informations IP, peut orienter le trafic sur la base des adresses IP, peut exécuter certaines fonction de routage, ce qui réduit leur besoin pour de petits réseaux.

Augmenter la bande passante Une technologie appelée l’agrégation de liaisons permet d’augmenter la bande passante si elle est limitée (nous n’en discuterons pas plus en détails dans ce cours)

Bibliographie Chapitre 10 76