LAN : Local Area Network RESEAUX LOCAUX LAN : Local Area Network

RESEAUX LOCAUX Introduction aux réseaux locaux Réseaux locaux : la partie MATERIELLE Réseaux locaux : la partie LOGICIELLE Architecture réseau

Introduction aux réseaux locaux Un réseau local est un système de communication et de transmission de l’information : Permettant d’interconnecter des ordinateurs ou autres équipements bureautiques qui peuvent faire appel à différentes technologies Dans un domaine géographique limité (quelques centaines de mètres) et dans un lieu privé comme une salle, un étage, un bâtiment, une usine, un hôpital ... Retour sommaire

Introduction aux réseaux locaux Un réseau local est un système qui permet de partager : Des informations : textes, images, sons, données codées ... Des informations : textes, images, sons, données codées ... Des ressources matérielles : systèmes d ’impression, stockage de données ... Des ressources logicielles : applications bureautiques, comptabilité, jeux, partage de fichiers ... Retour sommaire

Introduction aux réseaux locaux Un réseau local offre : une grande vitesse de transmission des données (de 1 Mbps à 1 Gbps) Une utilisation privée, hors opérateur de télécommunication Retour sommaire

Introduction aux réseaux locaux HISTORIQUE : Le concept de réseau local a été inventé en 1973 par Bob Metcalfe, du P.A.R.C. (Palo Alto Research Center) de XEROX, qui mit au point un bus transportant, entre plusieurs ordinateurs, des données découpées en paquets numérotés et pourvus d ’identificateurs (trames). Il s ’agissait du premier réseau local appelé ETHERNET. Cependant les réseaux locaux n’ont commencés à être commercialisés qu ’en 1983, et n’ont véritablement émergé qu ’à partir de 1990. Retour sommaire

Réseaux locaux : la partie MATERIELLE Normes Cartes Cables Concentrateurs Commutateurs Ponts Répéteurs Retour sommaire

Normes Un réseau local relève d’une norme qui en précise les caractéristiques suivantes : Méthode d’accès au canal de transmission Topologie logique de circulation des trames Débit maximum Codage des signaux Mode de transmission Structure des trames Support de transmission Topologie physique de câblage Connectique associée Retour sommaire

Normes Les deux principales normes de réseaux locaux sont : ETHERNET TOKEN RING (d ’origine IBM) Depuis l ’apparition de sa variante économique 10 base T, ETHERNET domine largement le marché. Autres normes : APPLETALK pour les petits réseaux de Macintosh ARCNET réseau utilisé principalement aux USA Retour sommaire

Méthode d'accès au canal de transmission La méthode d’accès utilisée sur ETHERNET est : CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection) PHASE 1 : L’ECOUTE : Dans un premier temps, la station qui désire émettre, « ECOUTE » si un signal électrique est émis par une autre station. Cette fonction est assurée par une mesure physique du signal électrique sur le bus. Retour

Méthode d'accès au canal de transmission PHASE 2 : L’EMISSION : Si le réseau semble non occupé, la station émet sa trame qui est diffusée sur l ’ensemble du réseau. En fonctionnement « normal » aucune collision ne se produit. Trame Retour

Méthode d'accès au canal de transmission DETECTION DE COLLISION : Suite au temps de propagation du signal électrique sur le support matériel du réseau, il se peut qu ’au moment de l ’écoute, le réseau semblait libre alors qu ’une autre station était en train d ’émettre. Il se produit alors une collision. La transmission des trames est perturbée. Chaque station détecte cette collision par une mesure du signal électrique. L ’émission des trames est arrêtée. Collision Retour

Méthode d'accès au canal de transmission RETRANSMISSION : Une procédure de retransmission est alors entamée par chacune des stations impliquées dans la collision après un délai différent pour chacune d ’elle. T1 différent de T2 Délai T1 Délai T2 Retour

Méthode d'accès au canal de transmission CAUSES DE LA COLLISION : La collision résulte de la rencontre sur le bus série de signaux électriques émis par deux stations. Même si la phase d ’écoute devrait normalement permettre d ’éviter ce phénomène, il n ’est pas anormal d ’observer des collisions si l’on prend en compte le temps de transfert des signaux électriques. Si à un instant « t » 2 stations, après leur phase d’écoute, émettent en même temps une trame, les deux signaux électriques se propagent sur le bus (entre 0.6 et 0.8 C soit 180000 à 240000 km/s). De plus il faut tenir compte du temps de traversée de certains équipements utilisés sur le réseau comme les hubs. Un taux de collisions faible est acceptable, cependant il ne faut pas que ce taux s ’élève par la suite. En effet, l ’accroissement du taux de collisions entraînant la multiplication des retransmissions, le phénomène devient cumulatif. Retour

Topologie logique de circulation des trames Bien que la topologie apparente (physique) d ’ETHERNET en 10 base T soit en ETOILE, la topologie de circulation des trames (logique) reste conforme à la norme ETHERNET, c ’est à dire une circulation des données en série. Poste de travail CONCENTRATEUR - HUB Retour

Topologie logique de circulation des trames HALF-DUPLEX : L ’ETHERNET « classique » fonctionne en Half-Duplex c ’est à dire qu ’un élément du réseau ne peut pas être en même temps EMETTEUR de DONNEES et RECEPTEUR de DONNEES. FULL-DUPLEX : ETHERNET FULL-DUPLEX = FDSE (Full-Duplex Switched Ethernet) propose un transfert bidirectionnel des données. Retour

Débit maximum La bande passante théorique d’un réseau ETHERNET en 10 Base T est en principe de 10 Mbps. En réalité, en tenant compte des temps d ’écoute et des intervalles « morts » entre deux émissions, la bande passante réelle est d ’environ 5 à 6 Mbps. Lorsqu’on travaille en mode FULL-DUPLEX, comme on utilise deux paires distinctes à 10 Mbps et qu ’il n ’y pas de temps d ’écoute, la bande passante est proche de 20 Mbps. Retour

Codage des signaux 1-CODE MANCHESTER : Pour faire transiter les données sous forme de signal électrique, la norme ETHERNET utilise le code Manchester. Le code Manchester consiste à représenter des informations logiques par des transitions de niveaux. Un « 1 » logique sera codé par un front MONTANT au milieu de la période d ’horloge (voir chronogramme diapo suivante). Un « 0 » logique sera codé par un front DESCENDANT au milieu de la période d ’horloge Retour

Données codées Manchester Codage des signaux t 1 Données binaires Horloge d ’émission Données codées Manchester Retour

Codage des signaux 2-SIGNAL ENVOYE SUR LE CABLE : Les données, une fois codées suivant les règles du code Manchester, sont représentées par un signal d’amplitude nominale de 2,05 Volt. On rajoute à ce signal une composante continue de -1 Volt (utilisée pour la détection de collision). Le signal composite obtenu est envoyé sur le câble. (Voir chronogramme diapo suivante) Retour

Codage des signaux 1 t t t Données codées Manchester 0 V -1 V 1 t Données codées Manchester t 2,05 V 0 V t -1 V Signal électrique sur le réseau Ethernet Retour

Collision entre 2 trames 0 V -1 V Trame 1 t 0 V -1 V Trame 2 t Signal théorique obtenu pendant la collision 0 V -2 V Arrêt des transmissions -4 V La valeur moyenne chute vers les -2 Volts. Une mesure de la valeur moyenne inférieure à -1,5 V provoque l ’arrêt de l ’émission des trames. Retour

Mode de transmission Le mode de transmission utilisé dans un réseau local Ethernet est le mode de transmission en bande de base. Plus simplement cela signifie que l’on envoie directement le signal obtenu après codage des données (code Manchester + composante continue) sur le câble réseau. Avantages : Circuits électroniques simples et peu coûteux. Pas d ’utilisation de MODEM. Inconvénient : Dégradation rapide du signal, donc longueur de câble limitée Retour

Bande de base 0 V t Le signal numérique est injecté directement sur le câble. 0 V t Plus la longueur augmente, plus le signal se dégrade. Retour

Structure des trames X Données Données Lorsque des données sont transférées au sein d ’un réseau, elles ne peuvent pas passer directement d’un poste de travail à un autre. Le modèle OSI (Open System Organisation) définit de quelle manière les ordinateurs et les périphériques en réseau doivent procéder pour communiquer Retour

Le modèle OSI décompose l’échange de données en 7 couches. Structure des trames X Données Données Le modèle OSI est un ensemble de règles qui décrivent avec précision l ’échange de données via le réseau. Cette norme permet aux fabricants de matériel de concevoir des systèmes capables de communiquer entre eux correctement. Le modèle OSI décompose l’échange de données en 7 couches. Retour

Structure des trames A l ’émission, les données doivent parcourir chacune des couches du modèle OSI. Données A chaque fois qu’elles franchissent une couche elles sont enrichies de nouvelles informations : ENCAPSULAGE Application Données Présentation Données Session Données Transport Données La dernière couche permet d’envoyer la trame complète sur le réseau. Réseau Données Liaison de données Données Données Physique Réseau Trame complète Retour

Structure des trames A la réception, la trame doit remonter en traversant chacune des couches du modèle OSI. Données A chaque fois qu’elle franchit une couche elle est « EPLUCHEE » des informations nécessaires à celle-ci. Données Application Données Présentation Données Session La dernière couche traversée permet de restituer les données au poste récepteur. Données Transport Données Réseau Données Liaison de données Données Réseau Physique Trame complète Retour

Parcours complet des données. Structure des trames Données Mini : 64 octets Maxi : 1500 octets Données Application Données Données Application Présentation Données Données Présentation Session Données Données Session Transport Données Données Transport Réseau Données Données Réseau Liaison de données Données Données Liaison de données Données Physique Physique Trame complète Parcours complet des données. Retour

Supports de transmission Câble coaxial large : 10 base 5 (résistance de 50 Ohms), peu utilisé. Câble coaxial fin : 10 base 2, pour les petits réseaux de quelques postes. Paire torsadée : 10 base T (« T » pour « Twisted pair », le plus répandu. Fibre optique : 10 base F, pour les « Backbones » Retour

Topologie physique de câblage BUS : 10 base 5 Postes de travail équipés de cartes réseau DROP câble Tranceiver Tranceiver Tranceiver Bouchon Bouchon 100 postes maximum entre 2 bouchons Prise vampire Retour

Cartes réseau des postes de travail Bouchon de terminaison Topologie physique de câblage BUS : 10 base 2 Cartes réseau des postes de travail Prise BNC en T Bouchon de terminaison Câble coaxial 30 postes maximum entre bouchons Retour

Liaisons avec câbles à paires torsadées et prises RJ 45 Topologie physique de câblage ETOILE : 10 base T Liaisons avec câbles à paires torsadées et prises RJ 45 Concentrateur (HUB) Retour

Connectique associée Prise BNC Té de raccordement Bouchon de terminaison Retour

Connectique associée Câble : 4 paires torsadées Prises RJ 45

Cartes Une carte réseau est dédiée à une norme de réseau local (Ethernet, Token Ring …), mais pour un même standard il existe de nombreux fournisseurs de cartes (par exemple Intel, 3Com …). Cependant il est fortement conseillé de choisir des cartes réseau vraiment compatibles avec le système d ’exploitation réseau et conçues par des fabricants connus. En effet, quand le système d ’exploitation réseau évolue, il faut pouvoir se procurer les nouvelles versions des pilotes de cartes.

Cartes Les pilotes (drivers) de cartes réseau sont fournis avec les cartes, les plus courants sont aussi livrés avec les systèmes d ’exploitation. De nombreux sites Internet proposent régulièrement des mises à jour des pilotes permettant d ’améliorer le fonctionnement d ’une même version de matériel. Retour

Cartes Fonctionnement d’une carte réseau : Avec un réseau Ethernet « classique », quand une trame circule sur le réseau, elle est prise en compte par toutes les stations. Toutefois, chaque carte réseau ne décrypte d ’abord que l ’adresse du destinataire, le reste des informations n ’est lu et utilisé que par la station concernée. Retour

Cartes Une carte réseau intègre : Un circuit de gestion physique de la ligne Un module de validation des données de la trame Une mémoire tampon Un circuit de gestion du bus PC permettant d ’acheminer les données vers la carte mère du PC Un système de décryptage d ’adresses. Retour

Cartes Chaque carte réseau possède sa propre adresse M.A.C. (Media Access Control): Les premiers octets de cette adresse sont attribués par l ’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) et permettent d ’identifier le constructeur de la carte (ex: 00AA00 pour Intel) Les octets suivants sont déterminés par les constructeurs qui doivent faire en sorte que les différentes cartes d ’un même réseau aient toutes des adresses différentes. Retour

Cartes Certaines cartes possèdent une PROM de boot : La PROM de boot permet de démarrer un poste de travail qui ne possède pas de disque dur ni de lecteur de disquette. Le chargement du système d ’exploitation se fait par le réseau à partir d ’un serveur. Retour

Cartes Exemples de cartes avec sorties sur connecteur RJ 45 Retour

Cartes équipées de sorties multiples. Retour

Cables Les câbles réseau dépendent directement de la topologie physique choisie. Topologie en BUS : on utilise du câble COAXIAL 10 base 5 : câble coaxial large (RG11), peu utilisé, longueur des segments de 500 m maximum. 10 base 2 : câble coaxial fin (RG 58), pour les petits réseaux limités à quelques postes. Segments limités à 185 m. Nota : pour une topologie en bus, un segment est la distance entre 2 bouchons Retour

Cables Topologie en ETOILE : on utilise du câble composé de paires torsadées, de la fibre optique … 10/100/1000 base T : paire torsadée. Types de blindages : UTP : Paires torsadées non blindées. STP : Paires torsadées blindées par tresse métallique. FTP : Paires torsadées blindées par feuillard d’aluminium. SFTP : Paires torsadées avec double blindage. Conseillé dans les milieux fortement parasités. Retour

Cables 10/100/1000 base T : paire torsadée (suite). CATEGORIES des câbles: 3 : Fonctionnement garanti jusqu’à 16 MHz 4 : Fonctionnement garanti jusqu’à 20 MHz 5 : Fonctionnement garanti jusqu’à 100 MHz 5e : Fonctionnement garanti jusqu’à 200 MHz 6 : Fonctionnement garanti jusqu’à 1 GHz Retour

Cables Topologie en ETOILE : on utilise du câble composé de paires torsadées, de la fibre optique … 10 base T : paire torsadée, non blindée. 100 m maximum entre un poste de travail et le HUB. 10 base F : Fibre optique. 2000 m maximum entre 2 HUB ou entre un poste et un HUB Retour

Cables Câbles coaxiaux équipés de prises BNC Câble composé de 4 paires torsadées Retour

Terminaison d ’un câble à l ’aide d ’une prise RJ 45 moulée. Cables Terminaison d ’un câble à l ’aide d ’une prise RJ 45 moulée. Câbles à paires torsadées équipés de prise RJ 45. L ’utilisation de différentes couleurs améliore la lisibilité des branchements sur les panneaux de brassage. Retour

Concentrateurs Un CONCENTRATEUR (HUB) ETHERNET répète chaque paquet sur tous les ports et partage une largeur de bande unique (c ’est à dire un même canal de données) de 10 Mbps entre tous les équipements connectés. Donc plus il y a de postes à communiquer simultanément sur le même réseau, plus les performances se dégradent. Retour

Concentrateurs Poste de travail Poste de travail Poste de travail CONCENTRATEUR - HUB Retour

Concentrateurs Un CONCENTRATEUR (HUB) : Assure les fonctions de détection de collision, re-synchronisation et régénération des signaux électriques. Le nombre de ports d ’un HUB dépend du modèle (de 4 à 48). En plus des ports 10 base T sur la face avant, le HUB peut présenter sur la face arrière un connecteur AUI (10 base 5) et quelquefois un connecteur BNC (10 base 2). Le HUB effectue des tests réguliers pour vérifier l’intégrité de ses liens avec les différents postes. Le résultat est affiché sur des voyants lumineux situés sur la face avant. Retour

Concentrateurs Installation des HUBS : Pour constituer un réseau important il peut être nécessaire d ’utiliser plusieurs HUBS (de préférence de marques identiques). Les HUBS peuvent être reliés entre eux en série (chaînage), en arborescence ou empilés (stackés). Le nombre de HUBS implantés dans un réseau n ’est pas limité, mais il ne faut pas que la communication entre deux stations franchisse plus de 4 HUBS. HUB HUB HUB HUB HUB HUB Hubs en arborescence HUB Hubs chainés Hubs stackés nécessite du matériel spécifique « stackable » Retour

Concentrateurs Pour relier deux HUBS entre eux il faut : Soit des connecteurs spéciaux situés sur la face arrière : câbles coaxiaux fins ou épais ou câble de « stackage ». Soit les connecteurs RJ 45 de la face avant. Dans ce cas il faut utiliser : Un câble RJ 45 croisé (donc différent de ceux qui relient les PC au HUB). Un câble RJ 45 droit (donc « normal ») et enfoncer un interrupteur qui croise un port précis du HUB (en général le premier ou le dernier). Un câble RJ 45 droit connecté sur prise RJ 45 spécifique au chaînage. Retour

Concentrateurs Prises murales RJ 45 réparties dans différents locaux. 1 Prises murales RJ 45 réparties dans différents locaux. 2 3 4 Câblage mural « fixe » HUB Panneau de brassage Le câblage des concentrateurs est centralisé dans un seul lieu appelé armoire de brassage. Armoire de brassage jarretières Hubs reliés entre eux Retour

Concentrateurs Vue interne d ’une armoire de brassage Retour

Concentrateurs Hub 8 ports Retour

Commutateurs Un COMMUTATEUR (SWITCH) aiguille directement le paquet d’un port de sortie vers un port d’entrée en fonction de l ’adresse physique de destination. Poste de travail Commutateur Retour

Commutateurs Le COMMUTATEUR (SWITCH) : Etablit momentanément (uniquement le temps nécessaire à la transmission d ’une trame) un lien privé entre deux stations. Cette connexion bénéficie d’une pleine bande passante (10 Mbps en 10 base T). Pour cela le commutateur gère une table de correspondance entre les adresses Ethernet des différents nœuds à connecter et les numéros de ports physiques. Lors de sa première mise en route, le commutateur fonctionne comme un simple concentrateur et diffuse les messages sur l ’ensemble des ports. Au fur et à mesure des échanges le commutateur élabore sa table de correspondance. Retour

Commutateurs Le COMMUTATEUR (SWITCH) : Peut être multi-débits et offrir plusieurs ports en 10 base T et un ou deux ports haut débit en 100 base T ou FDDI (Réseau en double anneau à jeton sur fibre optique), ou bien avoir tous ses ports en 10/100 base T autosensing. Pour les réseaux importants on utilise généralement des commutateurs administrables. Un tel matériel est livré avec un logiciel d ’administration dédié aux équipements du constructeur. Si une entreprise utilise des matériels de plusieurs marques il faudra alors acquérir un logiciel d’administration globale. Retour

Ponts Les Ponts : Ils sont utilisés pour interconnecter deux réseaux utilisant le même protocole. Les ponts se basent sur l'adresse MAC (adresse en "dur" écrite dans l'interface) et le nom de la station sur le réseau pour savoir si la trame doit traverser le pont ou non. En d'autres termes, les informations ne passeront le pont que si elles doivent aller d'un réseau à l'autre. Comme les ponts fonctionnent sur les couches basses du réseau, ils sont utilisables à peu près avec tous les protocoles. Ils n'offrent cependant que la possibilité d'interconnecter des réseaux physiques, ce qui limite considérablement leur emploi. Retour sommaire

Ponts Réseau A Réseau B Hub Hub Pont Retour sommaire

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