Les réseaux, principes fondamentaux

Classification en fonction de la distance :

Les réseaux, principes fondamentaux LAN-WAN-300x103

 

 

 

 

  • · Les PAN (Personal Area Network) sont les interconnexions sur quelques mètres d’un ordinateur, d’un terminal. Ils correspondent à la taille d’un bureau, aux appareils d’un seul utilisateur.
  • · Les LAN (Local Area Network) ou réseaux locaux sont les plus répandus. Ils correspondent à des réseaux s’étendant à une entreprise, une salle de spectacle… La mise en oeuvre reste du domaine privé, c’est à dire qu’elle ne dépend pas d’un opérateur officiel de télécommunications. Le débit est élevé, de 10Mb/s à 100 Mb/s, 1Gb/s… Ils doivent avoir la capacité de faire du “ broadcasting ” et du “ multicasting ”. Exemples : l’EtherSound et l’Optocore sont des réseaux LAN.
  • · Les MAN (Metropolitan Area Network) ou réseaux métropolitains : Ils permettent d’interconnecter des bâtiments, des entreprises, etc., dans les dimensions d’une ville
  • · Les WAN (Wide Area Network) ou réseaux étendus sont destinés à transporter des données sur des distances allant d’un pays à plusieurs continents. Le WAN le plus utilisé est internet.
  • · Les VLAN (Virtual Local Area Network) ou réseaux virtuels sont des réseaux locaux logiques créés sur un réseau physique. Dans les réseaux locaux ou étendus, l’architecture physique a une certaine bande passante disponible. Il est possible dans ces réseaux, de segmenter cette bande passante disponible et ainsi de créer sur ce même réseau physique plusieurs réseaux logiques isolés, appelés VLAN. La création d’un tel réseau logique se fait par voie logicielle.

Classification selon les topologies :

Bus-300x138

  • · Réseau en bus : La défaillance d’une machine ne coupe pas les autres, mais la rupture du bus central empêche le réseau de fonctionner. Les réseaux en bus ne sont que très rarement utilisés car ils manquent de fiabilité.

Daisy-Chain-300x91

  • · Réseau en cascade ou daisy-chain : Dans cette topologie, chaque machine possède deux ports réseau, « in » et « out ». Le « out » d’un appareil est directement connecté au « in » du suivant le long de la chaîne. La déconnexion d’un appareil ou la coupure d’une ligne entraîne une interruption du réseau dans les appareils en aval. Topologie de l’EtherSound.

Etoile-300x200

  • · Réseau en étoile  : C’est la topologie la plus courante actuellement. L’entité centrale peut être un concentrateur (en anglais hub) ou un commutateur (switch), et constitue le point faible de ce type de réseaux : une défaillance de ce noeud rend le réseau totalement inutilisable.

Anneau-300x274

  • Réseau en anneau : Il est le plus utilisé des réseaux redondants. Ses voies de communication étant bidirectionnelles, lors de la coupure d’une voie ou de l’extinction d’un des appareils, le flux continue de se propager dans le réseau, dans un sens puis dans l’autre, afin de contourner la rupture de celui-ci.
  • · Les réseaux redondants : Dans un réseau redondant, la coupure d’une voie entraîne l’activation d’une autre voie « relais » qui va permettre de ne pas interrompre le flux de données. Dans ce cas, il faut mettre en place un protocole assurant la commutation d’une liaison active du réseau vers la liaison redondante en cas de panne.  Il est possible parfois dans une chaîne non redondante d’insérer une redondance sur une seule voie critique afin de sécuriser les transmissions.

Classification selon les sens de transmission :

  • · Une liaison simplex est une liaison dans laquelle les données circulent dans un seul sens, de l’émetteur vers le récepteur.
  • · La liaison half-duplex caractérise une liaison dans laquelle les données circulent dans un sens ou l’autre, mais pas les deux simultanément. Ainsi, avec ce genre de liaison chaque extrémité émet à son tour. Ce type de transmission permet d’avoir une liaison bidirectionnelle utilisant la capacité totale de la ligne. C’est le cas des intercoms par exemple.
  • · La liaison full-duplex (appelée aussi duplex intégral) caractérise une liaison dans laquelle les données circulent de façon bidirectionnelle et simultanée. Ainsi, chaque extrémité de la ligne peut émettre et recevoir en même temps, ce qui signifie que la bande passante est divisée par deux pour chaque sens d’émission des données.

Exemples : l’EtherSound et l’Optocore sont full-duplex.

Les équipements réseau :

Le réseau fait appel à des équipements particuliers qui se ressemblent en apparence mais dont les fonctions sont très différentes. Voici les plus utilisés :

  • · Le hub ou le répéteur

Le hub ou le répéteur est l’équipement le plus simple. Il se présente souvent sous la forme d’une boîte comprenant un grand nombre de prise RJ45. C’est un organe non intelligent : lorsqu’une information part d’un ordinateur vers un autre, elle sera envoyée vers tous les ordinateurs qui seront connectés au hub.

  • · Le switch

Le switch est capable d’analyser l’information contenue dans la trame et de repérer l’adresse MAC du destinataire par exemple. De cette façon, il envoie la trame vers le bon élément. Le switch travaille au niveau 2. Le nombre de switch en cascade est limité.

  • · Le routeur

Le routeur est capable d’analyser jusqu’au niveau 3. Il prend en compte l’adresse IP des machines et non leur adresse MAC. Il achemine les trames vers leurs destinataires grâce à une table de routage laquelle va définir leur chemin. Le routage apporte une plus grande souplesse au réseau : le chemin parcouru entre deux entités n’est pas toujours le même, il est optimisé en fonction des autres données circulant. A partir du moment ou un réseau local doit pouvoir communiquer avec internet, il faut obligatoirement un routeur.

  • · Une passerelle

Une passerelle est utilisée lorsqu’on veut interconnecter deux réseaux entre eux. C’est  un organe intelligent capable de lire les adresses, de filtrer les trames et de laisser passer celles destinées au réseau raccordé. Il permet de passer d’un réseau à un autre qu’il soit ou non de même type.

  • · Le concentrateur

Un concentrateur permet de concentrer le trafic provenant de différents appareils en rassemblant en un point les données qui arrivent simultanément par plusieurs lignes de communication.

  • · SERVEUR et NAS:

Un serveur est un ordinateur connecté à un réseau, dont le rôle est d’héberger et de rendre accessibles des ressources c’est-à-dire des données et des logiciels aux autres ordinateurs.

Un NAS : pour « Network Attached Storage », est un serveur spécialisé dans le stockage. Un NAS peut faire partie d’un SAN.

Un SAN : pour « Storage Area Network », est un réseau spécialisé permettant de mutualiser des ressources de stockage. L’espace disque est donc évolutif à volonté par l’ajout de disques supplémentaires.

L’adressage d’un réseau :

  • Adresse MAC (Medium Access Control).
    Une adresse MAC est un identifiant physique stocké dans la carte réseau ou l’interface réseau d’un appareil et utilisé pour lui adresser mondialement une adresse unique. Cette adresse se situe au niveau de la couche 2. C’est une adresse unique sur 48 bits soit 6 octets nommées «adresse physique » ou adresse MAC. Tout fabriquant de matériel Ethernet acquiert un Identificateur Unique d’Organisation (Organisation Unique Indentificateur OUI). Cet Identificateur long de 24 bits (les 24 premiers bits de l’adresse) est attribué par l’IEEE. Les 24 bits suivants sont attribués par le fournisseur du matériel.
  • · Une adresse IP (avec IP pour Internet Protocol) est le numéro qui identifie chaque ordinateur ou plutôt chaque carte réseau connecté à Internet.  Il existe des adresses IP de version 4 et de version 6. Pour la version 4 elle se présente sous la forme de quatre groupe de numéros compris entre 0 et 254, séparés par des points : exemple : 192.168.0.11. Le chiffre 255 est réservé aux masque de sous réseau et à des messages particuliers (multicast etc). Les adresses comprises entre 192.168.0.0 et 192.168.255.255 sont réservées pour créer des réseaux locaux privés : ce seront ces adresses là que nous utiliseront pour créer un réseau audionumérique utilisant le protocole TCP/IP. Les adresse IPv4 sont actuellement les plus utilisées. Sur Internet, L’IANA (Internet Assigned Number Agency) est chargé d’attribuer les adresses IP publiques.
  • · Une communication unicast

Les paquets de données sont transmis sur le réseau, traversent les différents noeuds, et seul l’appareil destinataire doit récupérer l’information.

  • · Une communication multicast (aussi appelée multipoint ou diffusion) consiste à communiquer simultanément avec un groupe d’ordinateurs.
  • · Une communication broadcast est une diffusion de données depuis une source unique à un tous les récepteurs présent sur le réseau, sans distinction, quelles que soient leurs adresses.

Les Trois CLASSES de réseaux : A, B, C

Une adresse IP est composée de deux parties distinctes.

  • Une partie appelée net-ID située à gauche, elle désigne le réseau contenant les ordinateurs.
  • Une autre partie appelée host-ID désignant les ordinateurs de ce réseau.

Prenons pour exemple un réseau ayant une adresse IP de ce type : 192.168.0.0 comprenant une dizaine d’ordinateurs. Les adresses IP de ces 10 ordinateurs varient de 192.168.0.1 à 192.168.0.10

Plus l’adresse réseau est courte (occupe le moins de chiffres), plus le réseau pourra contenir d’ordinateurs. Il existe donc 3 classes de réseau notées A, B et C qui se différencient par le nombre d’octets désignant le réseau.

  • Classe A :

Dans une adresse IP de classe A, l’adresse réseau est désignée par le premier octet qui doit être d’une valeur inférieure à 128. Le réseau composé de 0 uniquement n’existe pas, et le réseau 127 désigne votre ordinateur. La plage utilisable est comprise entre 1.0.0.0 et 126.0.0.0

Ce réseau peut contenir 16646144 ordinateurs.

  • Classe B :

Dans une adresse IP de classe B, l’adresse réseau est désignée par les deux premiers octets. La plage utilisable est comprise entre 128.0.0.0 et 191.255.0.0

Ce réseau peut contenir 65024 ordinateurs.

  • Classe C :

Dans une adresse IP de classe C, l’adresse réseau est désignée par les trois premiers octets. La plage utilisable est comprise entre 192.0.0.0 et 233.255.255.0

Ce réseau peut contenir 254 ordinateurs.

Adresses IP réservées :

De plus en plus d’internautes disposent d’une adresse IP fixe. Pour disposer d’une adresse IP fixe, il faut faire une demande auprès de l’INTERNIC (c’est votre FAI qui s’en charge).

Voici les plages d’adresses IP réservées :

  • 10.0.0.1 à 10.255.255.254
  • 172.16.0.1 à 172.31.255.254
  • 192.168.0.1 à 192.168.255.254

Le masque de sous réseau

Lorsqu’on configure un réseau, on parle souvent de masque de sous réseau. Celui ci sert à capacité d’un ordinateur à communiquer avec un autre d’un même réseau ou pas. En fonction du masque, des restrictions d’accès sont appliquées, et les ordinateurs ne pourront pas communiquer, donc ne se verront pas dans les favoris réseau.

Le masque de sous réseau le plus courant, celui que l’on utilise généralement à la maison est 255.255.255.0

A quoi cela correspond t-il ? Eh bien c’est simple. Ce masque de sous réseau va permettre aux ordinateurs ayant une adresse IP ayant 3 premiers octets identiques de communiquer ensemble. Ex : l’ordinateur ayant l’IP 192.168.0.1 pourra communiquer avec l’autre ayant une IP telle que 192.168.0.2, mais pas 192.169.0.2

Voici un tableau qui sera sûrement plus clair (le but est de faire communiquer l’ordinateur 1 et l’ordinateur 2) :

Adresse IP de l’ordinateur 1 Adresse IP de l’ordinateur 2 Masque de sous réseau
192.168.0.1 192.168.0.2 255.255.255.0
192.168.10.1 192.168.0.3 255.255.0.0
192.56.78.98 81.63.75.17 0.0.0.0

En clair lorsque les bits du masque de sous réseau sont à 1 alors les bits des adresses IP des ordinateurs pouvant communiquer entres eux doivent être identiques.

Exemple pour le masque de sous réseau 255.255.255.0

Valeur normale Valeur binaire
255.255.255.0 11111111 11111111 11111111 00000000
192.168.0.1 11000000 10101000 00000000 00000001
192.168.0.2 11000000 10101000 00000000 00000010

Partout où le masque de sous réseau prend pour valeur 1, la valeur correspondante entre les deux ordinateurs doit être identique.

Il existe cependant d’autres sous réseaux comme par exemple 255.255.255.128. Examinons ce cas de figure :

Valeur normale Valeur binaire
255.255.255.128 11111111 11111111 11111111 10000000
192.168.0.200 11000000 10101000 00000000 11001000
192.168.0.100 11000000 10101000 00000000 01100110
192.168.0.128 11000000 10101000 00000000 10000000

On le voit maintenant, seuls les ordinateurs ayant respectivement l’adresse 192.168.0.200 et 192.168.0.128 peuvent communiquer. On peut ainsi diviser un réseau en plein de petits sous réseaux.

Caractéristiques d’une liaison Ethernet

Sur le câble circulent des trames, autant de paquets de bits. Un équipement est raccordé sur le câble par un “transceiver ” : “ Transmitter + receiver = transceiver ”. Une trame émise par une station est reçue par les éléments du réseau : elle contient l’adresse de l’émetteur et celle du destinataire.

La structure de la trame Ethernet a été normalisée par l’IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) sous le nom de IEEE 802.3

Trame-ETHERNET-300x110

  • · Fast Ethernet : C’est l’extension à 100Mbit/s de l’Ethernet 10 Mbit/s. Des normes ont été crées pour le 100Mbit/s : l’IEEE 802.3 100 Base TX qui demande deux paires UTP de catégorie 5 et deux paires STP ; l’IEEE 802.3 100baseT4qui requiert 4 UTP de catégorie 3, 4 et 5 ; et l’IEEE 802.3 100baseFX nécessitant deux fibre optiques.
  • Gigabit Ethernet (GbE) est une des dernières évolutions de l’Ethernet : le 1000baseSX à une paire de fibre de longueur d’onde courte ; le 1000baseT à quatre paires de catégorie 5 UTP.

Chris luck ©

 

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