Ce videoclip produit par l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne fait partie de son cours d’introduction à l’information, à la communication, et au calcul. Il s’inscrit dans le 3e module de ce cours qui porte sur le fonctionnement et la sécurité des systèmes informatiques.

Plan de la leçon Le besoin de structure dans la transmission des données Types de structures: protocoles, messages, couches, encapsulation Structures d’Internet: topologie, interfaces, commutation, routage, protocoles Évolution des paradigmes de réseaux Forts des définitions de protocoles et de messages du videoclip précédent, le présent clip porte sur la notion structurelle de couches de protocoles.

Les couches = L’abstraction des protocoles A chaque niveau son protocole – Exemple téléphonique Application La conversation entre interlocuteurs La communication par réseau entre ordinateurs nécessite en effet plusieurs protocoles que l’on définit en couches à des niveaux différents. Pour comprendre cela considérons le cas de la communication entre deux interlocuteurs via leurs téléphones mobiles. 1 Cette communication implique plusieurs interfaces physiques: Chacun des interlocuteurs doit interagir avec son portable via une interface audio-vidéo-tactile. Chacun des portables doit communiquer avec une antenne GSM locale. Les deux antennes doivent communiquer avec des centraux téléphoniques locaux. Et ces centraux doivent communiquer entre eux pour relayer la communication de bout en bout. Chacune de ces interfaces définit un protocole physique, mécanique ou électromagnétique. Tous ces protocoles définissent ensemble le niveau 1 ou couche physique du réseau. 2 Toutes les interfaces physiques dont question jusqu’ici permettent l’échange de signaux – audio-vidéo-tactiles pour les utilisateurs – mais électromagnétiques dans tous les autres cas. Comme suggéré dans le clip précédent la conversion de signaux électromagnétiques en bits et vice versa implique la définition de protocoles entre les dispositifs utilisant l’interface visée. Ces protocoles gèrent les échanges de données binaires au travers des interfaces correspondantes. Ils opèrent tous au niveau 2 et constituent ensemble la couche des liens du réseau. 3 Les protocoles de liens permettent à des dispositifs de communiquer via une interface commune. Ceci dit, la communication entre nos deux interlocuteurs doit être relayée au travers d’une série d’interfaces entre des dispositifs qui se succèdent entre ces interlocuteurs. Il est donc nécessaire d’avoir au-dessus des protocoles de liens un protocole permettant d’acheminer les communications de dispositif en dispositif. Ce protocole unique à chaque réseau définit le niveau 3 ou couche de routage du réseau. 4 Nos interlocuteurs participent à ce protocole de routage: l’appelant a dû former le no. de tel. de l’appelé pour dire au réseau comment router l’appel. Par contre une fois la connexion établie de bout en bout, ce n’est plus router mais parler que nos interlocuteurs désirent – chacun à leur tour et en répétant certaines phrases si un bruit de fond en a perturbé la transmission. Cela suppose donc l’usage d’un protocole de dialogue de bout en bout. Ce protocole de dialogue définit le niveau 4 ou couche de transport du réseau. 5 Encore faut-il que nos interlocuteurs parlent la même langue. Ceci suppose le recours à un protocole de conversation. Ce protocole de conversation définit le niveau 5 ou couche applicative du réseau. 6 Dans cette empilement de 5 couches de protocoles divers, chaque couche gère et abstrait les phénomènes de son niveau pour affranchir les autres couches de ces détails. Cette division en couche est une façon essentielle de structurer la gestion du réseau sen permettant à chaque couche d’évoluer en fonction des type de réseaux et de peurs technologies. Transport La connexion électronique entre portables Réseau Le routage entre antennes via commutateurs Lien L’échange de bits entre votre portable et sa station GSM Physique L’interaction audio-tactile entre vous et votre portable => Chaque couche gère et abstrait les phénomènes de son niveau pour affranchir les autres couches de ces détails

Les couches = L’abstraction des protocoles Communication “logique” Ceci dit l’empilement de 5 couches tel que défini ici représente une communication logique entre couches qui est horizontale: l’implémentation du protocole d’une couche sur un ordinateur communique logiquement avec l’implémentation de la couche correspondante sur le ou les ordinateur(s) avec le- ou lesquels le 1er communique. Couche 4 Couche 4 Couche 3 Couche 3 Couche 2 Couche 2 Couche 1 Couche 1 Machine 1 Machine 2

Les couches = L’abstraction des protocoles Communication “physique” En réalité il est évident que la communication entre deux interlocuteurs – ou ordinateurs – doit forcément passer par les liens qui les relient. Donc parallèlement à la vision logique de la figure précédente, la vision physique des choses implique forcément que la communication passe verticalement entre couches avant de passer horizontalement de machine à machine. Couche 4 Couche 4 Couche 3 Couche 3 Couche 2 Couche 2 Couche 1 Couche 1 Machine 1 Machine 2

Les couches = L’abstraction des protocoles Communication via antennes et commutateurs (= routeurs) Dans le cas d’une communication relayée via un ou plusieurs dispositifs intermédiaires – antennes ou centraux appelés commutateurs ou routeurs – cette communication physique se fait verticalement au sein de chaque machine et horizontalement entre elles. Couche 4 Couche 4 Couche 4 Couche 3 Couche 3 Couche 3 Couche 2 Couche 2 Couche 2 Couche 1 Couche 1 Couche 1 Machine 1 Routeur Machine 2