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Jaillet/ Steffenel Info53 - L3 Informatique - 2007-2008 1
Université de Reims Champagne-Ardenne
Introduction aux environnements réseaux
Présentation
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Université de Reims Champagne-Ardenne
Organisation pédagogique
Enseignement
Info53
Responsable : Luiz Angelo Steffenel [email protected]
CM = 25h TD = 20h TP = 15h
Enseignants
CM : Luiz Angelo Steffenel
TD : Ch Jaillet ; LA Steffenel [email protected]
TP
Evaluation
6 ECTS / 100 points
DS = 20 CRTP = 20 (CC = 40) Examen = 60
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Université de Reims Champagne-Ardenne
Bibliographie
Andrew Tanenbaum
Reseaux - Architectures, protocles, applications". InterEditons, Paris, 1990.
Richard Stevens
TCP/IP illustré - Vol.1: les protocoles
Guy Pujolle
"Les reseaux". Eyrolles, Paris, 1995.
F. Playe
TCP/IP, protocoles de base
http://www710.univ-lyon1.fr/~hbriceno/teaching/reseaux_se/02se_1_ip.pdf
http://www.commentcamarche.net
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Plan du cours
.Les couches OSI
Les topologies réseaux
Le câblage, matériel et l'interconnexion
.Le protocole Ethernet
L'adressage IP ; masques de sous-réseau
.Les protocoles IP
IP et datagrammes
Routage des datagrammes
Les protocoles ICMP, UDP et TCP
Fonctionnement des protocoles HTTP et FTP
Ethernet/IP : ARP et RARP
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Introduction aux environnements réseaux
A. Un réseau ?
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Les réseaux ?
Point de vue d'un simple utilisateur :
un ensemble d'ordinateurs interconnectés
Que se passe-t-il à l'autre bout de la prise ?
Comment les machines communiquent entre-elles ?
Utilisent-elles toutes le même langage de communication ?
Existe-t-il une hiérarchie, des règles de communication ?
Quand on va sur internet, sur une page Web
Comment se fait-il que tout le monde ait la même page quand on utilise un navigateur Web et que l'on tape www.google.fr
Que peut-on trouver derrière cette adresse web ?
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Université de Reims Champagne-Ardenne
Les moyens de se connecter ?
Utilisateur final : se connecte généralement à un réseau
Avec un modem et une ligne téléphonique
Directement à un autre ordinateur avec un câble dit câble réseau
Tous les câbles sont-ils équivalents ?
À travers un réseau sans fil (WiFi)
...
Mais avec toutes ces solutions, que faut-il faire pour que les informations puissent s'échanger / s'échanger sans faute / s'échanger vite ?
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Introduction aux environnements réseaux
B. Les couches OSI
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Communication - fonctions
La connexion physique (entre 2 utilisateurs directement ou indirectement)
L’émission (message que le système se charge de transmettre à un ou plusieurs destinataires)
La réception (message dont l’hôte est le destinataire)
L’acheminement des messages (sans erreur, sans perte, sans duplication et en temps utile)
L’optimisation des lignes (partage du support physique)
Le contrôle de flux et le stockage (message en transit avant son utilisation)
Le choix entre différentes méthodes de dialogue
La gestion et le contrôle de l’utilisation des fonctions réseaux
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Communication - fonctionnement
Quand on envoie un message à un ordinateur
1. Le message est crée par une application
2. L'application formate le message dans un certain format ; l'envoie sur une carte réseau
3. Toutes les informations sont des données numériques : il faut les transformer en un signal (électrique/optique) pour les véhiculer dans un câble
4. La carte réseau doit donc transformer les données numériques en signal (analogique)
A la réception de ce signal
1. La carte réseau du destinataire doit transformer le signal en données numériques
2. Ces données sont ensuite envoyées à une application : elle doit décoder le message pour en transmettre le contenu à l'utilisateur
QUESTION : EST CE QUE TOUT EST COMPATIBLE ?
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Université de Reims Champagne-Ardenne
Comment communiquer avec tous ?
Années 1960-1970 : Imaginons le mélange des systèmes dits « propriétaires »
Systems Network Architecture (SNA) d'IBM (1974),
DECnet (réseau des mini-ordinateurs DEC),
serveur Novell avec Netware,
Apple avec AppleTalk
Objectif : communiquer ensemble
Difficulté : protocoles de communications différents !
Modèle OSI (modèle en 7 couches) : fin 1970
l'ISO (International Organization for Standardization) commence à travailler sur un modèle d'interconnexion de systèmes ouverts
Objectif : standardiser les protocoles réseau
=> OSI (Open Systems Interconnection reference model)
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Le modèle OSI
Couche 7 : Couche qui fait la liaison avec le logiciel de communication et n'importe quelle application ayant besoin de communication
Couche 6 : Définir des formats de données ASCII, binaire, JPEG
Couche 5 : Initier, contrôler et mettre fin à des conversations (appelées sessions)
Couche 4 : Aspects liés à la livraison de données à un autre ordinateur : correction d'erreur, segmentation, réassemblage en extrémité réceptrice
Couche 3 : Livraison de bout en bout : identifier les noeuds extrémités + routage
Couche 2 : Acheminer les données sur le lien ou support de transmission spécifique
Couche 1 : Paramètres physiques du support de transmission, utilisation des broches sur une prise RJ-45
Physique
Liaison de données
Réseau
Transport
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Présentation
Application
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Utilité du découpage en couches ?
Intéropérabilité entre fabricants
Permettre à des matériels de plusieurs fabricants d'interagir au sein d'un même réseau (normes communes)
Facilité de compréhension
mieux décrire les fonctionnalités et spécifications des protocoles
Facilité de développement
Faciliter la modification des programmes et accélérer l'évolution des produits
Ingénierie modulaire
Possibilité d'implémenter des fonctions des couches supérieures pendant que d'autres développent pour des couches inférieures
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La couche physique (OSI 1)
Gère le câblage
Le nombre de conducteurs
Le type d'isolation utilisé (ou non)
La topologie du réseau (bus, anneau, étoile, etc.)
Gère les connecteurs
la forme du connecteur aux extrémités du câble
Définit le rôle des broches
Définit les caractéristiques électriques des équipements d'extrémité utilisant le câble
Définit la façon dont un équipement signale un 0 ou un 1 binaire sur une ou plusieurs broches de transmission.
codage des signaux (tout ou rien, NRZ, NRZI, Manchester, Miller, etc.)
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La couche Liaison (OSI 2)
Définit les normes et les protocoles utilisés pour contrôler la transmission des données à travers un réseau physique
Les fonctions sont :
Arbitrage : le moment approprié pour utiliser le support de transmission physique ou média de transmission
Gestion de la liaison des données : s'assure que les données sont bien reçues et traitées par le ou les destinataires corrects
Détection d'erreur : Détermine si les données ont traversé avec succès le média de transmission
Identification des données encapsulées : identifier le service de la couche Réseau (OSI 3) à qui est adressé le message
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La couche Réseau (OSI 3)
Routage
Logique mise en oeuvre pour réussir à acheminer de bout en bout un message, d'un expéditeur jusqu'à une destination
Exemple: envoi d'une lettre par la poste, de la boite au lettre jusqu'au destinataire
plusieurs routes et moyen de transport possibles : camion, train, avion, vélo, facteur à pied, ...
Adressage
Déterminer une adresse unique pour toutes les entités d'un réseau
Regrouper certaines adresses par groupe, selon une logique
Exemple: chaque personne possède une adresse personnelle qui l'identifie
Son adresse appartient à un groupe d'adresses (nom de la rue)
Structuration de l'adresse afin de déterminer facilement à quel groupe une adresse appartient
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La couche Transport (OSI 4)
Correction des erreurs
Lors des transmissions des informations, des erreurs peuvent se produire, et les protocoles de la couche transport essaient de les corriger, si possible
Mode connecté ou pas
Doit-on s'assurer que le destinataire est présent avant d'envoyer un message ?
exemple : données multimédia (vidéo, radio)
Contrôle du flux
Contrôler le débit de transfert des données afin de ne pas saturer la machine destination, pour être sûr qu'elle a le temps de traiter toutes les informations qui arrivent
Segmentation des données d'application
Certaines applications peuvent avoir besoin d'envoyer de longs segments de données dépassant la taille d'un message de la couche inférieure. Il faut donc être en mesure de les découper pour les acheminer correctement
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Les couches hautes (OSI 5,6 et 7)
(OSI 5) Définir des règles d'établissement d'une communication
Qui doit parler ? Comment terminer une communication de façon correcte ?
(OSI 6) Définir des formats de données compréhensibles par tout le monde
Ex. : ASCII pour le format des caractères, XML pour la structuration des données
(OSI 7) Définir des protocoles de communication pour que l'application puisse communiquer avec les couches inférieures
(OSI 7) fournir tous les services directement utilisables par l’application :
le transfert d’informations
l’allocation de ressources
l’intégrité et la cohérence des données accédées
la synchronisation des applications coopérantes
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Interactions entre les couches
Communication d'une application à une autre, via un réseau
Physique
Liaison de données
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Transport
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Réseau
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OSI dans le monde réel
Le modèle OSI est surtout une référence pour la création de services compatibles
OSI ne donne aucune spécification sur les protocoles et le matériel
Résultat pratique : aucun système actuel implémente OSI « à la lettre »
le modèle TCP/IP est le standard « de facto » pour l'Internet
OSI reste néanmoins LA référence pour l'étude des réseaux
Séparation des rôles facilite la compréhension
La conformité à OSI est un signe d'intéropérabilité
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Exemple: le modèle TCP/IP(modèle à 4 couches)
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Exemple: le modèle TCP/IP (1)
Accès réseau
Internet
Transport
Application
Ethernet, Frame Relay
IP
TCP,UDP
HTTP, POP3, SMTP
Exemple pour la couche Application : le protocole HTTP est le plus connu (HyperText Transfer Protocol)
Fonctionnement :
En-Tête HTTP GET home.html
HTTP OK Page webClient Serveur
Dans cet exemple, on parle d'interaction au niveau de la même coucheLes 2 applications utilisent le même protocole de communication: HTTP
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Exemple: le modèle TCP/IP (2)
Exemples de protocoles de la couche transport :
TCP (Transmission Control Protocol)
UDP (User Datagram Protocol)
Fonctionnement (TCP) : Transmission de messages avec acquittement
Acquittement TCP
Client Serveur
TCP
HTTP GET
HTTP GET
Page WebTCP HTTP OK
Acquittement TCP
L'application génère ce message
Ajout d'une information du protocole de la couche inférieure(l'expéditeur veut savoir si le message est arrivé)
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Exemple: le modèle TCP/IP (3)
Dans cet exemple, HTTP utilise un service d'acquittement qu'il ne peut assurer lui-même donc besoin des services de la couche inférieure (couche Transport)
=> interaction entre couches adjacentes
Autres couches, inférieures à la couche Transport dans le modèle TCP/IP :
Couche Internet : protocole le plus connu IP
Pouvoir adresser un paquet à une personne précise
Couche Accès réseau
Définir le protocole et le matériel requis pour acheminer des données sur un réseau physique
Protocoles classiques : Ethernet, Frame Relay, PPP
Les interactions entre les couches impliquent que l'encapsulation des trames issues des protocoles
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Encapsulation ?
Les 5 étapes de l'encapsulation
Création des données et des en-têtes de niveau application
Empaquetage des données pour le transport
Ajout des adresses source et destination de niveau Réseau
Ajout des adresses source et destination de niveau Liaison de données
Transmission des bits
IP DonnéesPPP PPP
IP Données
IP DonnéesEth. Eth.
IP Données
IP DonnéesEth. Eth.Eth.