Réseaux IP Couche réseau La couche réseau est chargée de transporter les paquets tout au long d'un chemin d'une source vers la destination. Pour réaliser.

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1 Réseaux IP Couche réseau La couche réseau est chargée de transporter les paquets tout au long d'un chemin d'une source vers la destination. Pour réaliser ses objectifs, la couche réseau doit connaître la topologie du sous réseau de communication c'est à dire l'ensemble des routeurs qui le composent. Elle doit être capable de choisir des chemins à travers ce sous réseau, sans surcharger une ligne alors que d'autres sont libres.

2 Réseaux IP Couche réseau Services fournis à la couche transport Les services que offre la couche réseau à la couche transport doivent être indépendants des techniques utilisées dans le sous réseau. La couche transport doit être indépendante du nombre, des type et des topologies des sous réseaux. Les adresses de réseau qui sont à la disposition de la couche transport utilisent un plan uniforme de numérotation. Selon la communauté Internet, tout traitement et contrôle d'erreurs et de flux doit être assuré par les ordinateurs et le sous réseau doit véhiculer des bits et rien d'autre.

3 Réseaux IP Réseaux à commutation Soit un ensemble de N équipements terminaux à relier pour former un réseau. Le nombre de liaisons point à point, pour permettre tous les dialogues au sein du réseau, est de C 2 N = N(N+1)/2 Vue ce grand nombre de liaisons, il devient nécessaire de grouper les moyens de communication et de les partager entre les machines pour former le réseau. Ces moyens de communication peuvent être soit des liaisons point à point ou multipoint soit des équipement capables de stocker et d'aiguiller les informations.

4 Réseaux IP Réseaux à commutation Réseau de communication Un réseau de communication est l'ensemble de ressources mis à la disposition d'équipements pour leur permettre l'échange d'informations. Il est appelé aussi sous réseau. Un réseau de communication peut être la propriété d'un opérateur qui le met à la disposition des autres, comme Maroc télécom. Il peut être aussi la propriété d'un utilisateur comme c'est le cas d'un réseau local d'entreprise.

5 Réseaux IP Réseaux à commutation Réseau de communication Dans le cas des WAN, reliant un grand nombre d'équipements, il n'est pas possible de partager un même support de transmission. on utilise dans ce cas un réseau à commutation. Les machines sont reliées à des commutateurs. les commutateurs sont liés entre eux par des circuits point à point. Ces liaisons constituent les artères de communication du réseau. Un réseau de communication est défini comme un ensemble de nœuds (les commutateurs) et d'arcs (les circuits).

6 Réseaux IP Réseaux à commutation Topologies Topologie en étoile Tous les commutateurs sont liés à un même commutateur central. Topologie en arbre C'est le cas de la topologie en étoile avec hiérarchies. Topologie complètement maillée Chaque commutateur est relié à tous les autres. Topologie maillée un mélange des topologie précédentes. Le réseau est hiérarchisé en arbre avec un certain degré de maillage.

7 Réseaux IP Réseaux à commutation Commutations Dans les réseaux à commutation, les voies de transmission, en général multiplexées sur un même support physique et installées entre les différents commutateurs sont appelées circuits. Commutation de circuit Historiquement la première à avoir été utilisée, par exemple dans le réseau téléphonique à l'aide des auto- commutateurs. Elle consiste à créer dans le réseau un circuit particulier entre l'émetteur et le récepteur avant que ceux-ci ne commencent à échanger des informations.

8 Réseaux IP Réseaux à commutation Commutations de circuits Pour échanger des informations entre deux équipements terminaux, il est nécessaire de déterminer un chemin à travers le réseau et réserver un circuit entre chaque paire de commutateurs sur ce chemin. Le réseau fournit une voie de transmission point à point. Le circuit sera propre aux deux entités communiquant et il sera libéré lorsque l'un des deux coupera sa communication. Par contre, si pendant un certain temps les deux entités ne s'échangent rien le circuit leur reste quand même attribué.

9 Réseaux IP Réseaux à commutation  Commutation de messages Un message est un ensemble de bits formant un tout logique pour les équipements terminaux. c'est une unité de données tel que un fichier, un courrier, une page d'écran,.. Le terminal ajoute l'adresse du destinataire au message et le transmet au commutateur. Celui ci le stocke, analyse son adresse et le transmet à un autre commutateur et ainsi de suite jusqu'au terminal destinataire. Si le terminal n'est pas disponible, le commutateur peut stocker le message.

10 Réseaux IP Réseaux à commutation Commutation de messages Le délai de transmission dépend du nombre de commutateurs par lesquels passe le message. Chaque nœud attend d'avoir reçu complètement le message avant de le réexpédier au nœud suivant. Cette technique nécessite de prévoir de grandes zones tampon dans chaque nœud du réseau, mais comme ces zones ne sont pas illimitées il faut aussi prévoir un contrôle de flux des messages pour éviter la saturation du réseau. il devient très difficile de transmettre de longs messages. En effet, un message doit être reçu entièrement à chaque étape, si la ligne a un taux d'erreur de 10 -5 par bit (1 bit sur 10 5 est erroné) alors un message de 100000 octets n'a qu'une très faible probabilité d'être transmis sans erreur.

11 Réseaux IP Réseaux à commutation Commutation par paquets Apparue au début des années 70 pour résoudre les problèmes d'erreurs de la commutation de messages. consiste à découper les messages en morceaux appelés segments. A chaque segment sont ajoutées les adresses du destinataire et de l'émetteur, le tout forme une unité appelée paquet. Les paquets sont envoyés indépendamment les uns des autres et sur une même liaison, on peut trouver les uns derrière les autres des paquets appartenant à différents messages.

12 Réseaux IP Réseaux à commutation Commutation par paquets Chaque nœud redirige chaque paquet vers la bonne liaison grâce à une table de routage. Le destinataire attend la réception de tous les paquets, reconstitue le message et le traite. C'est l'opération de réassemblage. Ceci nécessitera un protocole particulier car les paquets peuvent ne pas arriver dans l'ordre initial, Le réseau Internet est un réseau à commutation de paquets. L'aiguillage des paquets nécessite un contrôle à stocker dans l'entête des paquets. C'est à l'opérateur du réseau de définir le format des entêtes.

13 Réseaux IP Réseaux à commutation Commutation de cellules Une cellule est un paquet particulier dont la taille est toujours fixée à 53 octets (5 octets d'en-tête et 48 octets de données). C'est la technique de base des réseaux hauts débits ATM (Asynchronous Transfert Mode) qui opèrent en mode connecté. Avant toute émission de cellules, un chemin virtuel est établi par lequel passeront toutes les cellules.

14 Réseaux IP Réseaux à commutation Commutation de cellules Cette technique mixe la commutation de circuits et la commutation de paquets de taille fixe et courte permettant ainsi de simplifier le travail des commutateurs pour atteindre des débits plus élevés. lorsque deux terminaux veulent communiquer, ils doivent d'abord établir un chemin à travers le réseau, appelé circuit virtuel. Dans cette technique chaque équipement transmet l'information au rythme où elle est produite. On parle de transfert asynchrone (ATM).

15 Réseaux IP Réseaux à commutation Service dans un réseau à commutation Service sans connexion Chaque paquet est considéré comme totalement indépendant des précédents. Il doit donc comporter l'adresse du destinataire et de l'expéditeur. A tout moment, chaque terminal peut délivrer au réseau paquet.

16 Réseaux IP Réseaux à commutation Service dans un réseau à commutation Service avec connexion Dans le service orienté connexion, l'équipement terminal doit d'abord indiquer le correspondant avec lequel il veut dialoguer. Un tube de dialogue est constitué par le réseau à travers un lien logique entre les deux équipements. Tout paquet peut arriver au destinataire sans contenir aucune adresse. A la fin du dialogue, un des deux équipement demande au réseau la disconnexion.

17 Réseaux IP Réseaux à commutation Service dans un réseau à commutation service Datagramme Dans un réseau à datagrammes les paquets sont appelés datagrammes. Deux paquets successifs du même émetteur et au même destinataire peuvent suivre deux chemin différents et peuvent arriver dans un ordre différent de celui de l'émetteur, suivant les routages qu'ils ont subit. Le réseau mondial Internet fonctionne sur le principe datagramme.

18 Réseaux IP Réseaux à commutation Service dans un réseau à commutation Circuits virtuels Un circuit virtuel est le chemin déterminé par le réseau, lors de l'ouverture de la connexion comme dans la commutation de circuits, pour le dialogue entre deux équipements. On dit virtuel par ce qu'une liaison entre les commutateurs n'est pas monopolisée par un chemin, mais peut être utilisée par plusieurs circuits.

19 Réseaux IP Réseaux à commutation Le routage Le routage est la détermination d'un chemin permettant d'orienter à travers le réseau des paquets vers le correspondant désigné. Les algorithmes qui choisissent les routes et les structures des données à utiliser constituent des éléments importants de conception de la couche réseau. L'algorithme de routage représente la partie du logiciel de la couche réseau qui a la responsabilité de décider sur quelle ligne de sortie un paquet entrant doit être retransmis.

20 Réseaux IP Réseaux à commutation Le routage En mode datagramme cette décision doit être prise pour chaque paquet en mode circuit virtuel, la décision est prise seulement lors de la connexion. Les paquets qui viennent suivent le premier.

21 Réseaux IP Réseaux à commutation Le routage Dans un réseau maillé, il y a une multitude de chemins possibles. Trouver le meilleur chemin peut avoir plusieurs sens. Le plus court, le moins coûteux,.. Les algorithmes de routage peuvent être groupés en deux classes, les algorithmes adaptatifs et non adaptatifs. Avec les routages non adaptatifs le choix du chemin est fait à l'avance et est mémorisé dans un ou plusieurs nœuds. Avec les routages adaptatifs le chemin varie en fonction de l'état du réseau.

22 Réseaux IP Réseaux à commutation 1)Principe des réseaux IP Internet est un réseau constitué de l'interconnexion de multiples réseaux permettant la mise en relation de plusieurs centaines de millions d'ordinateurs. Conçu au Etats Unis, il repose sur des solution pragmatiques, il s'agit d'un service réseau sans connexion non fiable (datagrammes) et d'une fiabilisation du dialogue par les extrémités. Il offre un service basé sur les protocoles TCP (Transport Control Protocol) et IP (Internet Protocol). Cet ensemble de protocoles est souvent réuni sous le nom de modèle ou architecture TCP/IP.

23 Réseaux IP Réseaux à commutation 1)Principe des réseaux IP Il existe une certaine hiérarchie dans ces infrastructures. Au niveau le plus élevé on trouve des réseaux fédérateurs appelés épines dorsales (bakebone). Ces dernières sont constituées d'artères de communication à très haut débit et de routeurs très rapides. Au niveau hiérarchique intermédiaire on trouve de grands réseaux régionaux d'opérateur nationaux de télécommunications appelés plaques régionales. Puis au niveau le plus bas on trouve les réseaux locaux.

24 Réseaux IP Réseaux à commutation 1)Principe des réseaux IP Avec le service sans connexion (sur lequel est basé Internet), il est possible à tout moment d'échanger des informations avec n'importe quel ordinateur du réseau si on connaît son adresse. La fiabilisation réalisée aux extrémités se base sur le protocole TCP. Ce dernier est un protocole de transport fiable. Si on n'a pas besoin de fiabilité on peut utiliser un autre protocole de transport appelé UDP (User Datagaram Protocol).

25 Réseaux IP Réseaux à commutation Principe des réseaux IP Architecture en couche de TCP/IP Le modèle TCP/IP comporte, différemment au modèle OSI, quatre couches. Couche application La couche la plus haute correspond aux applications. Il n'y a pas de couche session et présentation. Cette couche contient tous les protocoles de haut niveau ( Telnet, FTP, http, DNS,..).

26 Réseaux IP Réseaux à commutation Principe des réseaux IP Architecture en couche de TCP/IP Couche transport Elle le même rôle que pour OSI. Deux protocoles de bout en bout ont été définis, il s'agit d'un protocole fiable TCP (Transport Control Protocol). Le deuxième est un protocole non fiable, sans connexion, c'est UDP (User Datagaram Protocol).

27 Réseaux IP Réseaux à commutation Principe des réseaux IP Architecture en couche de TCP/IP Couche Internet C'est une couche d'interconnexion de réseaux sans connexion. C'est la clé de voûte de toute l'architecture. Son rôle est l'injection des paquets dans n'importe quel réseau et l'acheminement de ces paquets indépendamment les un des autres jusqu'au destination. Son rôle est alors de remettre les paquets IP à qui de droit. Internet peut être vu comme un ensemble de sous réseaux autonomes (systèmes autonomes), interconnectés pour constituer un vaste environnement d'infrastructure au niveau mondial.

28 Réseaux IP Réseaux à commutation Principe des réseaux IP Architecture en couche de TCP/IP Couche Internet Le protocole qui permet à tous ces réseau de communiquer est appelé protocole IP (Internet Protocole ). Son principe de base est de transporter les datagrammes de leurs sources vers leurs destinations. La couche transport reçoit un flux de données provenant d'une application et le divise en datagrammes IP. La taille maximale d'un datagrammes IP est de 64 Ko. Chaque datagrammes IP est ensuite transmis à travers le réseau Internet. Le datagramme peut aussi être fragmenté en de petits morceaux appelés fragments IP.

29 Réseaux IP Réseaux à commutation Principe des réseaux IP Architecture en couche de TCP/IP Couche hôte réseau Selon ce modèle, un ordinateur doit se connecter au réseau en utilisant un protocole qui lui permet d'envoyer les paquets IP.

30 Réseaux IP Réseaux à commutation Principe des réseaux IP Les protocoles TCP / UDP TCP et UDP sont les deux protocoles principaux dans la couche de transport. TCP procure une couche de transport fiable, même si le service qu'il (IP) utilise ne l'est pas. TCP est orienté connexion, c'est-à-dire qu'il réalise une communication complète entre 2 points. Cela permet d'effectuer une communication client/serveur, par exemple, sans se préoccuper du chemin emprunté. UDP émet et reçoit des datagrammes. Cependant, contrairement à TCP, UDP n'est pas fiable et n'est pas orienté connexion.

31 Réseaux IP Réseaux à commutation Le protocole IP IP est le protocole principal de la couche réseau. Il est utilisé à la fois par TCP et UDP. Chaque bloc de données TCP,UDP,.. qui circule est encapsulé dans de l'IP. IP est non fiable et n'est pas orienté connexion. Si, par exemple, un datagramme IP arrive à un routeur saturé, le routeur efface le paquet et envoie un message à la source. La fiabilité d'une connexion doit être maintenue par TCP. ``Pas orienté connexion'', signifie que IP ne maintient aucune information d'état concernant les datagrammes successifs.

32 Réseaux IP Réseaux à commutation Le protocole IP Le trajet des datagrammes pour atteindre B à partir de A, n'est peut être pas le même. Les datagrammes peuvent également arriver dans le désordre par exemple. L'avantage majeur de cette technique du moindre effort, c'est la grande tolérance, notamment, vis-à-vis des pannes de l'infrastructure.

33 Réseaux IP Réseaux à commutation L'adressage dans les réseaux IP Chaque équipement (ordinateur ou routeur,..) sur le réseau est repéré par une adresse, appelée IP codée sur 32 bits, Les adresses IP sont alors utilisées dans les champs adress source et adress destination des datagrams IP. Selon la valeur de l'adresse IP, on distingue plusieurs classes de réseaux (correspondant à la position du point de coupure). Ces classes sont simplement des conventions destinées à faciliter l'attribution des plages d'adresses.

34 Réseaux IP Réseaux à commutation L'adressage dans les réseaux IP Si un réseau comporte beaucoup de machines, le champ d'identification du réseau doit être petit alors que celui des machines doit être long. Dans un petit réseau local le champ d'identification des machines doit être court. La classe d'adresse et l'identité de réseau sont attribuées par un organisme central NIC (Network Information Center) qui garanti l'unicité des numéros des réseau. Les ordinateurs connectés simultanément sur plusieurs réseaux possèdent une adresse IP différente sur chacun des réseaux.

35 Réseaux IP Réseaux à commutation L'adressage dans les réseaux IP Classe A: le bit de poids le plus fort est à 0. Elle affecte 7 bits à l'identité de réseau 24 bits pour l'identité de machine. La classe A correspond donc à 126 réseaux de 16 millions de machines.

36 Réseaux IP Réseaux à commutation L'adressage dans les réseaux IP Classe B: le bit de poids le plus fort est à 1, le suivant à 0. Elle affecte 14 bits à l'identité de réseau 16 bits à l'identité de machine. Elle comporte donc environ 16000 réseaux de plus de 65534 machines.

37 Réseaux IP Réseaux à commutation L'adressage dans les réseaux IP Classe C: les 2 bits de poids le plus fort sont à 1, le suivant à 0. Elle affecte 21 bits à l'identité de réseau 8 bits à l'identité de machine. on a 2 millions de réseaux de 254 machines.

38 Réseaux IP Réseaux à commutation L'adressage dans les réseaux IP Classe D : les adresses de classe D sont des adresses multidestinataires signifiant que les datagrammes sont vers un groupe d'ordinateurs. Les adresses IP sont généralement représentées en notation décimale pointée.