RESEAUX 2 Institut supérieur de gestion Présenté par: Asma Ammar a.asma2.10@gmail.com 3éme année IAG Année universitaire: 2009/2010

Objectifs R Comprendre les architectures des réseaux 22/04/2010 Objectifs R Comprendre les architectures des réseaux Faire la différence entre les types d’adresses Pouvoir distinguer entre les protocoles du modèle TCP/IP et les comprendre Appliquer la technique d’accès CSMA/CD dans les réseaux Ethernet partagés cours Réseaux - Asma Ammar

Bibliographie R 22/04/2010 cours Réseaux - Asma Ammar Guy Pujolle (2008) Les réseaux, édition Eurolles Andrew Tanenbaum Réseaux, 4éme édition cours Réseaux - Asma Ammar

Pré-requis La définition d’un réseau 22/04/2010 R La définition d’un réseau Les différentes topologies du réseau Les différents supports de transmission cours Réseaux - Asma Ammar

Plan L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP IP ARP UDP TCP 22/04/2010 R L’architecture en couches Principe Architecture OSI Architecture TCP/IP L’adressage Adressage IP Adressage MAC Protocoles du modèle TCP/IP IP ARP UDP TCP Les réseaux Ethernet partagés CSMA/CD Exemple Introduction cours Réseaux - Asma Ammar

Introduction 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés R Les réseaux sont nés d’un besoin d’échanger des informations de manière simple et rapide entre des machines. Un réseau en général est le résultat de la connexion de plusieurs machines entre elles, afin que les utilisateurs qui fonctionnent sur ces dernières puissent échanger des informations. Le terme réseau en fonction de son contexte peut désigner plusieurs choses: l’ensemble des machines. L’infrastructure informatique d’une organisation avec les protocoles qui sont utilisés. L’infrastructure informatique d’une organisation avec les protocoles qui sont utilisés exp internet cours Réseaux - Asma Ammar

22/04/2010 Principe Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Principe Architecture OSI Architecture TCP/IP R Chaque couche a pour rôle de fournir des services à la couche immédiatement supérieure. La couche « n » d’une machine dialogue avec la couche « n » d’une autre machine. Les règles et les conventions qui gouvernent cette communication sont groupées collectivement sous le nom de protocoles de couche n. Aucune donnée n’est directement transmise de la couche n d’une machine à la couche n d’une autre machine. Afin de réduire la complexité de conception des logiciels réseaux ces derniers sont organisés en couches ou niveaux. En réalité aucune donnée n’est directement transmise de la couche n d’une machine à la couche n d’une autre machine. Chaque couche passe les données et les informations à la couche immédiatement inférieure, jusqu’à la couche la plus basse. Vient ensuite le support physique grâce auquel la communication prend place. Un tel découpage permet au réseau de traiter en parallèle les fonctions attribuées aux différentes couches. Un protocole est une convention acceptée par les parties communicantes sur la façon dont leur dialogue doit prendre place. cours Réseaux - Asma Ammar

Principe COUCHE 5 COUCHE 5 COUCHE 4 COUCHE 4 COUCHE 3 COUCHE 3 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Principe Architecture OSI Architecture TCP/IP R COUCHE 5 COUCHE 5 COUCHE 4 COUCHE 4 COUCHE 3 COUCHE 3 COUCHE 2 COUCHE 2 Chaque couche de « l’ordinateur émetteur » ajoute des informations supplémentaires dans le paquet qui lui a été transmis par la couche supérieure, et transmet celui-ci à la couche inférieure (ou au support). Les informations de chaque couche sont destinées à « la couche homologue » de « l’ordinateur récepteur ». Les couches de « l’ordinateur récepteur » décodent et enlèvent une partie des informations contenues dans le paquet qui lui a été transmis par la couche inférieure (ou par le support), et transmet celui-ci à la couche supérieure.  Les données provenant de « l’ordinateur émetteur » sont découpées en « paquets ». Les paquets passent de couches en couches. A chaque couche, des informations de formatage et d’adressage sont ajoutées au paquet. Les paquets sont transformés en trames, et ce sont les trames qui circulent sur le réseau. Arrivées à destination les trames sont transformées en paquets par les couches de « l’ordinateur récepteur ». Les informations de formatage et d’adressage sont vérifiées puis supprimées à chaque niveau, de telle sorte que les données émises soient exactement les données reçues. Couche 1 COUCHE 1 Support Physique cours Réseaux - Asma Ammar

Principe 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Principe Architecture OSI Architecture TCP/IP R Le contrôle d’erreur: pour remédier à des défaillances des circuits physiques. Contrôle de flux: il faut empêcher un émetteur rapide de submerger un récepteur lent. Fragmentation: au cas où il est impossible d’accepter des messages avec une certaine longueur . Séquencement: le récepteur doit être capable de remettre les paquets dans le bon ordre. Routage: le chemin entre la source et la destination. Fragmentation: au cas où il est impossible d’accepter des messages avec une certaine longueur . Le mécanisme fragmentation, transmission puis réassemblage est une solution à ce problème. Séquencement: pour faire face à une éventuelle perte de séquence, le récepteur doit être capable de remettre les paquets dans le bon ordre. ================ Les données sont segmentées en petites parties appelée « paquets » (les paquets sont aussi, par abus de langage, appelé des « trames ». Les trames sont construites avec une en-tête et une queue, tandis que les paquets n’ont qu’une en-tête. cours Réseaux - Asma Ammar

Principe 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Principe Architecture OSI Architecture TCP/IP R Les trois grandes architectures suivantes se disputent actuellement le marché mondial des réseaux : L’architecture OSI (Open Systems Interconnection), ou interconnexion de systèmes ouverts, provenant de la normalisation de l’ISO (International Standard Organization en français Organisation Internationale de normalisation). L’architecture TCP/IP utilisée dans le réseau Internet . L’architecture introduite par l’UIT (Union internationale des télécommunications) pour l’environnement ATM (Asynchronous Transfer Mode). Tout en reprenant les principes du modèle de référence OSI (ou ISO) utilisé pour l'interconnexion des systèmes informatiques, l'ITU-T a adopté une nouvelle architecture. Cette nouvelle architecture est motivée par la nécessité d'intégrer des flux multimédias (voix- données-images) à la différence du modèle OSI qui n'est bâti que pour des applications de données. De plus, l'ITU-T ne s'intéresse qu'au transport de bout en bout de l'information sur le réseau et à son traitement aux extrémités (équipement de l'utilisateur). Le modèle défini par l'ITU-T est composé de quatre couches : La couche de transport des cellules sur un support physique (couche physique). La couche ATM proprement dite, chargée du transport des cellules de bout en bout selon un principe de commutation. La couche réalisant l'adaptation à ATM des couches supérieures (couche AAL : ATM Adaptation Layer). Les couches supérieures représentant les applications utilisant ATM. cours Réseaux - Asma Ammar

Architecture OSI Introduite par l’ISO il y a plus de vingt ans. 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Principe Architecture OSI Architecture TCP/IP R Introduite par l’ISO il y a plus de vingt ans. Constitue le modèle de référence pour décrire les éléments nécessaires à la réalisation d’une architecture réseau. Les concepts architecturaux utilisés pour décrire le modèle de référence à sept couches proposé par l’ISO sont décrits dans la norme ISO 7498-1. l'International Standard Organization (ISO) a défini un modèle de base appelé modèle OSI. Ce modèle définit 7 niveaux différents pour le transfert de données. Ces niveaux sont également appelés couches. Norme: une règle à suivre. cours Réseaux - Asma Ammar

Architecture OSI Application Présentation Session Transport Réseau 22/04/2010 Architecture OSI Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Principe Architecture OSI Architecture TCP/IP R Contient une variété de protocoles qui sont utiles à l’utilisateur Application Permet la communication entre ordinateurs travaillant avec différentes représentations de données Présentation Assure : la gestion du dialogue, la synchronisation Session Sa fonction de base l’acceptation des données de la couche supérieur, de les diviser s’il est nécessaire, de les transmettre à la couche réseau et d’assurer qu’elles arrivent correctement à l’autre bout Transport on parle des paquets Elle contrôle le problème de congestion, détermine la façon avec laquelle les paquets sont routés et permet l’interconnexion des réseaux hétérogènes  adresse IP Permet le contrôle de flux, la détection des erreurs on parle de trame et non plus de bit Introduction de l’adresse MAC Se charge de la transmission des bits sur un support de transmission : codage/décodage; modulation/démodulation… Liaison de données: contrôle de flux (éviter qu’un récepteur lent soit submergé par un émetteur rapide) elle offre un service fiable dans le cas où le récepteur confirme la réception correcte de chaque trame Réseau: congestion: ce problème peut survenir s’il y a trop de paquets en même tps sur le sous réseau Session: la gestion du dialogue: suivi du tour de transmission La synchronisation: gestion des points de reprises permettant aux longues transmissions de reprendre la où elles en étaient suite à une interruption ========== TRANSPORTLa gestion des paquets LIAISONLa gestion des trames Réseau Liaison de données Physique cours Réseaux - Asma Ammar

Architecture TCP/IP 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Principe Architecture OSI Architecture TCP/IP R Dans les années 1970, le département américain de la défense décide de définir sa propre architecture. TCP/IP La source du réseau Internet. Adoptée par des réseaux privés, appelés intranets. Les protocoles définis dans cette architecture sont : • IP (Internet Protocol): niveau réseau. •TCP (Transmission Control Protocol): niveau transport. Dans les années 1970, le département de la Défense américain, ou DOD (Department Of Defense), décide, devant le foisonnement de machines utilisant des protocoles de communication différents et incompatibles, de définir sa propre architecture. Cette architecture, dite TCP/IP, est à la source du réseau Internet. Elle est aussi adoptée par de nombreux réseaux privés, appelés intranets. Les deux principaux protocoles définis dans cette architecture sont les suivants : ====================================== Les paquets IP sont indépendants les uns des autres. Sont routés individuellement dans le réseau par le biais de routeurs. La qualité de service proposée par le protocole IP est : Très faible Sans détection de paquets perdus. Sans possibilité de reprise sur erreur. ====== Un réseau privé est un réseau qui utilise les plages d'adressage IP , Ces adresses ne sont pas routées surInternet.  Par opposition aux adresses publiques d'Internet, ces adresses ne sont pas uniques, plusieurs réseaux pouvant utiliser les mêmes adresses. Les réseaux privés sont de pratique courante dans les réseaux locaux, car beaucoup d'utilisateurs et d'entreprises n'ont pas besoin de disposer d'une adresse IP mondialement unique pour chaque élément de leur réseau, ordinateur, imprimante, etc. Une autre raison de l'essor des réseaux privés provient de la pénurie d'adresses IP publiques. La norme IPv6 a été créée pour pallier cette pénurie mais son usage n'est toujours que peu répandu. Afin de relier des réseaux privés à l'Internet on utilise des points de traduction d'adresses Network address translation (NAT). Un point de nattage nécessite au moins une adresse publique, et routera tout le trafic destiné à l'Internet en remplaçant les adresses privées par une adresse publique avant la transmission sur Internet. cours Réseaux - Asma Ammar

Architecture TCP/IP Session Présentation Application Transport 22/04/2010 Architecture TCP/IP Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Principe Architecture OSI Architecture TCP/IP R Contient tous les protocoles de haut niveau: FTP( protocole de transfert de fichier), SMTP( protocole d’échange de courrier électronique), DNS( Domain Name System) pour associer des noms de hôtes aux adresses de réseau, etc. Session Elle est analogue à la couche transport du modèle OSI. On parle de protocoles: TCP qui garantit la livraison sans erreurs et assure aussi un contrôle de flux et UDP qui est utilisé dans les transmission du son ou de l’image par exemple. Présentation Application Un des plus importants protocoles de cette couche est le protocole IP. Cette couche s’occupe principalement du routage des paquets et de l’évitement de congestion. Elle est analogue à la couche réseau du modèle OSI. Transport Ou encore appelée Accée Réseau : indique seulement que l’hôte doit se connecter au réseau en utilisant un protocole pour pouvoir envoyer des paquets. UDP(User Datagram Protocol) ====== Transport: La division des messages longs en plusieurs paquets Le contrôle de la taille des paquets Le regroupement des messages courts en un seul paquet Le rassemblement des paquets en un seul message L’extraction et la reconstitution du message d’origine L’envoi et la réception d’un accusée de réception Le contrôle du flux et la correction des erreurs dans la reconstitution des paquets ================== Liaison: La couche LIAISON (DATA LINK LAYER) gère le transfert des trames. Une trame (souvent synonyme de paquet) est une structure logique et organisée dans laquelle sont placées les données.  La structure d’une trame (d’un paquet) est toujours la même. La trame est constituée de plusieurs éléments et dans un ordre précis :  L’en-tête : Numéro d’identification du destinataire Numéro d’identification de l’expéditeur Des informations de contrôle pour la détection du type de trame, le routage et la segmentation des données Le coprs: Les données La queue : Des informations CRC (Cyclical Redundancy Check) pour la correction et la vérification des erreurs dans la transmission d’un paquet Internet Hôte réseau Liaison de données cours Réseaux - Asma Ammar

Adressage IP Le maillon essentiel des protocoles TCP/IP. 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Adressage IP Adressage MAC R Le maillon essentiel des protocoles TCP/IP. Pour pouvoir établir une communication, il est nécessaire de savoir: l’hôte distant Son adresse La route à suivre Les adresses IP (version 4) : Standardisées sous forme d’un nombre de 32 bits. Contient l’adresse du réseau et de chaque hôte dans ce réseau Pour pouvoir établir une communication, il est nécessaire de savoir: Le nom de la machine distance : pour savoir qui est l’hôte distant Son adresse : pour savoir où il se trouve La route à suivre pour y parvenir Permettant l’identification de chaque hôte et du réseau auquel il appartient.  version 6 du protocole IP (IPv6) ; elle joue le même rôle qu'une adresse IPv4. L'IPv6 a été développé en réponse au trop grand besoin d'adresses Internet que IPv4 ne permettait pas de contenter. En effet, le développement rapide d'Internet a conduit à la pénurie du nombre d'adresses IPv4 disponibles. Une adresse IPv6 est longue de 16 octets, soit 128 bits, contre 4 octets (32 bits) pour IPv4. On dispose ainsi d'environ 3,4 × 1038 adresses cours Réseaux - Asma Ammar

Pas de division entre réseau et hôte Adressage IP 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Adressage IP Adressage MAC R L’adressage IP se base sur la notion d’adressage en classe: Classe A: 1 octet réseau, 3 octets d’hôtes Classe B: 2 octets réseau, 2 octets d’hôtes Classe C: 3 octets réseau, 1 octet d’hôte Bit « 0 » + 7 bits Bits « 10 » + 14 bits . . . Bits « 110 » + 21 bits . . . @ réseau @ machines @ réseau . . . @ machines @ réseau @ machines Nbre réseaux Nbre machines plage Classe A 128 16 777 216 1.0.0.0 à 127.255.255.255 Classe B 16 384 65 536 128.0.0.0 à 191.255.255.255 Classe C 2 097 152 256 192.0.0.0 à 223.255.255.255 Classe D - 224.0.0.0 à 239.255.255.255 Classe E 240.0.0.0 à 247.255.255.255 Bits « 1110 » + 28 bits Bits « 11110 » + 27 bits Pas de division entre réseau et hôte cours Réseaux - Asma Ammar

Adressage IP Classe A Classe B Classe C Classe Début de plage 22/04/2010 Adressage IP Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Adressage IP Adressage MAC R Les adresses privées (non utilisées) Classe A X.0.0.0exprime un réseau X.255.255.255 Broad cast Classe B X.Y.0.0exprime un réseau X.Y.255.255 Broad cast Classe C X.Y.Z.0exprime un réseau X.Y.Z.255 Broad cast Classe Début de plage Fin de plage Nbre réseaux A 10.0.0.0 10.255.255.255 1 B 172.16.0.0 172.31.255.255 16 C 192.168.0.0 192.168.255.255 256 cours Réseaux - Asma Ammar

Adressage IP Masque Sous-réseau 22/04/2010 Adressage IP Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Adressage IP Adressage MAC R Masque Sous-réseau Pour permettre aux administrateurs de gérer plus finement des grands réseaux un 3éme niveau de hiérarchie a été mis en place: Subnet ou le masque sous-réseau MSR Réseau Hôte Sous-réseau Réseau . Machine : IP Réseau . SR . Machine : MSR Une meilleur gestion du réseau. Une meilleur maintenance. Constitué de 32 bits. Les bits relatifs à l’identification du réseau dans l’adresse IP  par de 1. Les bits qui permettent d’identifier les sous-réseaux  par de 1. Les bits relatifs à l’identification des machines dans l’adresse IP  par de 0. cours Réseaux - Asma Ammar -18-

Adressage MAC . . . . . Acronyme de Medium Access Control. 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés Adressage IP Adressage MAC R Acronyme de Medium Access Control. Désigne d’une manière unique une station sur le réseau. Gravée sur l’adaptateur réseau par le fabricant. Elle est sur 16 (n’est plus utilisée), 48 ou64 bits. Exemple d’adresse MAC à 48 bits: . . . . . 3 octets pour identifier les constructeurs 3 octets attribués par le constructeur séquentiellement cours Réseaux - Asma Ammar -19-

Protocole IP Acronyme de Internet Protocol 22/04/2010 Protocole IP Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés IP ARP UDP TCP R Acronyme de Internet Protocol Les données qui franchisent la couche IP sont appelées paquet Est le support de travail des protocoles de la couche transport, TCP, UDP. Ne donne aucune garantie quant au bon acheminement des données. Chaque paquet est géré indépendamment des autres paquets même au sein du transfert des octets d’un même fichier. cours Réseaux - Asma Ammar -20-

Protocole ARP Acronyme de Address Resolution Protocol 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés IP ARP UDP TCP R Acronyme de Address Resolution Protocol L’adresse IP n’a de sens que dans le protocole TCP/IP (indépendante de la partie matérielle). connaître les adresses physiques des deux machines pour pouvoir communiquer entre eux. Permet de trouver l’adresse physique  « MAC » à partir de l’adresse IP. Correspondance entre adresse IP et adresse MAC dans la « table ARP » L’adresse IP n’a de sens que dans le protocole TCP/IP, celle-ci étant indépendante de la partie matérielle  il faut un moyen d’établir un lien entre ces 2 composantes. 2 machines peuvent communiquer entre eux sur une même liaison physique , connaissant leurs adresses physiques respectives. cours Réseaux - Asma Ammar -21-

Protocole UDP Acronyme de User Datagram Protocol. 22/04/2010 Protocole UDP Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés IP ARP UDP TCP R Acronyme de User Datagram Protocol. Un paquet UDP est encapsulé dans un paquet IP. Permet un échange entre deux applications. Est une interface au dessus d’IP ainsi l’émission des messages se fait sans garantie de bon acheminement. Apporte un mécanisme de gestion des ports: Port source : le numéro de port de l’application locale. Port destination: le numéro de port de l’application distante. cours Réseaux - Asma Ammar -22-

Protocole TCP Acronyme de Transport Control Protocol. 22/04/2010 Protocole TCP Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés IP ARP UDP TCP R Acronyme de Transport Control Protocol. Plus compliqué que UDP et apporte des services plus élaborés. Assure: La délivrance en séquence des différents segments. Le contrôle de la validité des données reçues. L’organisation des reprises sur les erreurs. La réalisation du contrôle de flux. cours Réseaux - Asma Ammar -23-

CSMA/CD Développés par Xerox 22/04/2010 CSMA/CD Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés CSMA/CD Exemple R Développés par Xerox Mettent en œuvre une technique d’accès au support physique normalisée par le groupe de travail IEEE 802.3 Accès au support : protocole CSMA/CD. Acronyme de Carriere Sense Multiple Access/ Collision Detection. Topologie en bus. Plusieurs stations peuvent tenter d’accéder simultanément au support. Multiple Access ainsi il impose pour chaque station l’écoute et la détection du signal sur le réseau. Avant d’émettre, une station détecte au préalable la présence ou non d’un signal sur le bus: Si oui: différer l’émission (reporte la transmission d’un temps aléatoire). Si non: transmission de la trame. cours Réseaux - Asma Ammar -24-

22/04/2010 CSMA/CD Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés CSMA/CD Exemple R Une station émettrice reste en écoute pendant toute la durée de transmission afin de détecter une collision de sa trame avec une autre. Si elle détecte une collision: Arrête la transmission Attend un temps aléatoire Reprend la procédure de transmission dès le début Toute trame émise doit avoir une durée de transmission égale au double du temps de propagation entre les 2 stations les plus éloignées du bus. cours Réseaux - Asma Ammar -25-

Exemple A B C D E R La distance L 22/04/2010 Introduction L’architecture en couches L’adressage Protocoles du modèle TCP/IP Les réseaux Ethernet partagés CSMA/CD Exemple R La distance L A B C D E T : est le temps de propagation d’un bit pour une distance L La station C écoute le support et elle ne détecte aucune trame dans le voisinage donc elle émet une trame à t=t0 A t=t0 + T/4 : la trame émise par C parcoure une distance de L/4 dans les deux sens ( bus) Alors A et E peuvent émettre alors que B et D doivent retarder leurs émission. Collision entre A et C : t=t0 + T/4 +T/8 =t0 +3T/8 A t0 +3T/8 + T/8 la station A détecte la collision; A t0 +3T/8 +T/8+T/4 = t0 +6T/8 = t0 +3T/4 la station C détecte la collision. Tps de vulnérabilité T, si il n’y a pas de collision pendant ce tps il n’y aura pas . cours Réseaux - Asma Ammar -26-