Les Rseaux Informatiques Chapitre VII ARCHITECTURE DES RESEAUX

Les Réseaux Informatiques Chapitre VII ARCHITECTURE DES RESEAUX 1

Sommaire Les Réseaux Informatiques 1. INTRODUCTION 2. CARACTÉRISTIQUE D’UN RÉSEAU INFORMATIQUE 3. ELÉMENTS D'UN RÉSEAU 4. Types d’ordinateurs connectés et Type de serveurs 4. LES TOPOLOGIES 5. RÉSEAUX À COMMUTATION 2

INTRODUCTION Les Réseaux Informatiques Le réseau : ensemble de ressources mises en commun

TYPES DES RÉSEAUX Les Réseaux Informatiques Pourquoi les réseaux sont-ils apparus ? Les entreprises avaient besoin d’une solution pour répondre aux trois questions suivantes : Ø Comment éviter la duplication de l'équipement et des ressources ? Ø Comment communiquer efficacement ? Ø Comment mettre en place et gérer un réseau ? 4

TYPES DES RESEAUX Les Réseaux Informatiques La plupart des réseaux de données sont classés en réseaux locaux LAN et en réseaux WAN. n n n Les réseaux locaux LAN sont généralement situés à l'intérieur d'un immeuble ( ex : salle de classe, lycée ) ou d'un complexe (campus) et servent aux communications internes. Les réseaux WAN couvrent de vastes superficies (>100 kms) reliant des villes et des pays. Les réseaux locaux et les réseaux WAN peuvent être interconnectés. 5

TYPES DES RESEAUX n Les Réseaux Informatiques Création de réseaux locaux LAN (Lan Area Network) en reliant stations de travail, périphériques, terminaux et autres unités d'un immeuble ð un partage efficace des différents éléments (fichiers, imprimantes…) De nouveaux problèmes apparaissent : comment faire circuler rapidement et efficacement les informations entre les entreprises ? 6

TYPES DE RESAUX Les Réseaux Informatiques ØRéseaux métropolitains (MAN) (Metropolitan-Area Network) Réseaux qui s'étendent sur une zone géographique telle qu’une ville ou une banlieue ex : une banque possédant plusieurs agences peut utiliser ce type de réseau 7

TYPES DE RESEAUX Les Réseaux Informatiques ØRéseaux étendus (WAN) (Wide Area Network) Réseaux de transmission de données qui desservent des utilisateurs dans une vaste région géographique. Exemples : service de commutation de données haut débit et X. 25 n Relient des LAN à des utilisateurs géographiquement éloignés. n 8

CARACTÉRISTIQUE D’UN RÉSEAU Les Réseaux Informatiques INFORMATIQUE ØLe câblage ØLa méthode d'accès (La méthode Ethernet CSMA/CD; l'anneau à jeton ) ØLes protocoles ØLe système d'exploitation ØLe type de serveur Un serveur de fichier ; Un serveur d'application ; Un serveur d'imprimante Øles clients ØLe système de sauvegarde ØUn pont, un routeur ou passerelle ØLe système de gestion et d'administration ØSécurité 9

Equipements terminaux : ELÉMENTS D'UN RÉSEAU les ordinateurs (souvent appelés stations) et les serveurs, les terminaux clavier-écran, les imprimantes, les terminaux bancaires, les terminaux point de vente. Equipements d'interconnexion Ces équipements sont évidemment des éléments indispensables pour gérer la transmission des signaux d’un émetteur vers un récepteur. Ces équipements sont les suivants : • Les supports physiques d’interconnexion, qui permettent l’acheminement des signaux transportant l’information. • Les prises (en anglais tap), qui assurent la connexion sur le support. • Le connecteur réalise la connexion mécanique. Il permet le branchement sur le support. Le type de connecteur utilisé dépend évidemment du support physique. • Le coupleur : L’organe appelé coupleur, ou carte réseau ou encore carte d’accès (une carte Ethernet, par exemple), se charge de contrôler les transmissions sur le câble. 10

Equipements réseau Les principaux équipements matériels mis en place dans les réseaux sont : ØLes répéteurs, ØLes concentrateurs (hubs), ØLes ponts (bridges), ØLes commutateurs (switches) ØLes passerelles (gateways), permettant de relier des réseaux locaux de types différents (hétérogène) ØLes routeurs, permettant de relier de nombreux réseaux locaux de telles façon à permettre la circulation de données d'un réseau à un autre de la façon optimale 11

Equipements d'interconnexion Les Réseaux Informatiques Le répéteur n n But : Un répéteur est un organe réseau qui a pour mission de répéter les éléments binaires pour que ces signaux reprennent la forme qui leur a été donnée par l’émetteur (régénération du signal et récupération d’horloge). Le répéteur n’est pas un organe intelligent capable d’apporter des fonctionnalités supplémentaires Le répéteur ne fait qu’augmenter la longueur du support physique(accroître la portée géographique d’un réseau). Le répéteur peut également constituer une interface entre deux supports physiques de types différents : par exemple un segment en câble à paires torsadées avec un segment en fibre optique. 12

Equipements d'interconnexion Les Réseaux Informatiques Le concentrateur n n n But : Un concentrateur (répéteur multi port) permet, comme son nom l’indique, de concentrer le trafic provenant de différents équipements terminaux. Cela peut se réaliser par une concentration du câblage en un point donné ou par une concentration des données qui arrivent simultanément par plusieurs lignes de communication. Il est lui-même connecté sur un réseau plus puissant pour y faire transiter le trafic qu’il a concentré. 13

Equipements d'interconnexion Les Réseaux Informatiques Le concentrateur (suite) Quand la station A envoie un message à la station D, toutes les stations le reçoivent. Le concentrateur récupère les données provenant de la station A et les diffuse sur tous ses autres ports. 14

Les Réseaux Informatiques Equipements d'interconnexion Le pont n n n Le pont est un répéteur intelligent capable de s’apercevoir que la trame qu’il reçoit n’a pas besoin d’être répétée parce que le récepteur est du même côté de la liaison. Les ponts assurent la fonction d’adaptation de débit ou de support entre réseaux semblables ou dissemblables. Une autre façon de voir les ponts est de noter que le pont est capable de détecter l’adresse qui se situe dans la trame (routage de niveau 2, ont accès à l’adresse MAC) et de déterminer s’il doit ou non le répéter vers une sortie (voire plusieurs sorties dans le cas d’adresse 15 de destination en multipoint).

Equipements d'interconnexion Les Réseaux Informatiques Le commutateur(switch) n n n Un commutateur ou switch est également appelé pont multiport. Différence entre le concentrateur et le commutateur : le commutateur prend des décisions en fonction des adresses MAC tandis que le concentrateur ne prend aucune décision Cet équipement agît au niveau 2 du modèle OSI. Identiquement à un HUB, sa fonction est d'interconnecter plusieurs cartes d'interfaces ensembles. Cependant, lorsqu'il réceptionne une trame, il compare l'adresse MAC de destination avec sa table de correspondance. Ainsi, il ne diffuse cette trame uniquement sur le port physique concerné. 16

Equipements d'interconnexion Les Réseaux Informatiques Le commutateur (suite) Quand la station A envoie un message à la station D, le commutateur ne le transmet qu’à son destinataire. C’est par autoapprentissage que le commutateur identifie la position des stations. Le commutateur prend des décisions. 17

Equipements d'interconnexion Les Réseaux Informatiques Le routeur n n n Prend des décisions selon des groupes d'adresses réseau (classes), par opposition aux adresses matérielles individuelles. Peut aussi connecter différentes technologies telles qu'Ethernet, Token Ring et FDDI. Rôle : examiner les paquets entrants, choisir le meilleur chemin pour les transporter sur le réseau et les commuter ensuite au port de sortie approprié. Sur les grands réseaux, les routeurs sont les équipements de régulation du trafic les plus importants. Ils permettent pratiquement à n'importe quel type d'ordinateur de communiquer avec n'importe quel autre dans le monde ! 18

Equipements d'interconnexion Les Réseaux Informatiques 19

LES TYPES D'ORDINATEURS CONNECTÉS Les Réseaux Informatiques 2 principaux types de réseaux n n Réseau poste à poste ou peer to peer ou égal à égal Réseau client-serveur 20

Les Réseaux Informatiques LES TYPES D'ORDINATEURS CONNECTÉS Réseau Poste à Poste ou Peer to Peer ou Égal à Égal A Fichier élèves B F C E D Principe : chaque poste peut mettre ses ressources (fichiers, imprimante) à la disposition du réseau (il joue le rôle de SERVEUR) et bénéficier des ressources des autres postes (il est alors CLIENT) : Ex : A partage son imprimante avec les postes B, C, D, E et F B partage son fichier élèves avec les postes A, C, D, E et F 21

LES TYPES D'ORDINATEURS CONNECTÉS Les Réseaux Informatiques Réseau Poste à Poste n Avantages : n n Facile à installer et à configurer Fonctionne avec un système d’exploitation Client (Windows 98, 2000 Pro, XP, linux …) Coût réduit Inconvénients : n n Pas de contrôle centralisé donc difficile à administrer Sécurité peu présente Limité à une dizaine de postes Redondance d’informations 22

LES TYPES D'ORDINATEURS CONNECTÉS Les Réseaux Informatiques Réseau client-serveur - un serveur (ou plusieurs) - des hôtes (stations de travail, imprimante…) 23

LES TYPES D'ORDINATEURS CONNECTÉS Les Réseaux Informatiques Réseau Client-Serveur n Avantages : n Gestion centralisée des ressources : n n n n définition des utilisateurs et des groupes Permissions accordées aux utilisateurs, aux groupes Gestion de ressources communes : ex base de données Sécurité Réduction de l’administration des clients Réseau évolutif : facilité d’ajouter ou de retirer des clients Inconvénients : n n Coût élevé dû à la technicité du serveur Maillon faible : tout le réseau est architecturé autour du serveur 24

types de serveurs Les Réseaux Informatiques Les principaux types de serveurs n n n Serveur Serveur d’authentification de fichiers d’impression d’applications de communication Web 25

types de serveurs Les Réseaux Informatiques Serveur d’authentification n Rôle : n n authentifier un utilisateur par son nom d’utilisateur (login) et son mot de passe permettre un accès aux ressources en fonction des droits de l’utilisateur. Les utilisateurs doivent donc être déclarés sur le serveur d’authentification. Exemples de serveur d’authentification : Windows (NT 4, 2000 Server, 2003 Server) Unix, Novell Netware … 26

types de serveurs Les Réseaux Informatiques Serveur de fichiers n n Il met à disposition des utilisateurs ses ressources par exemple ses disques durs, son lecteur de CDROM. Pour rendre les ressources du serveur de fichiers disponibles sur le réseau local, il faut les partager. Pour chaque ressource partagée, on définit des droits d’accès. Le serveur de fichiers peut être situé sur le même ordinateur que le serveur d’authentification. 27

types de serveurs Les Réseaux Informatiques Serveur d’impression n Contrôle l’accès d’un utilisateur à une imprimante. n Gère la file d’attente des documents à imprimer. 28

types de serveurs Les Réseaux Informatiques Serveur d’application n Permet à des utilisateurs connectés en réseau d’accéder à tout ou partie d’un logiciel applicatif (programme, interface graphique, données, …) à partir d’un exemplaire situé sur un serveur. Une application installée sur le serveur est partagée par plusieurs utilisateurs Les utilisateurs exécutent avec cette application des traitements différents dont les données sont sauvegardées dans des espaces personnalisés et sécurisés. 29

types de serveurs Les Réseaux Informatiques Serveur de communication Il assure la gestion de la communication entre le réseau local et l’extérieur (habituellement Internet) en : contrôlant l’autorisation de sortie des utilisateurs ou des stations ; surveillant l’accès à certains sites répertoriés ; permettant l’accès à la messagerie externe. 30

types de serveurs Les Réseaux Informatiques Serveur Web Permet l’accès à des pages Web et leur consultation sur les stations à l’aide d’un navigateur (Internet Explorer, Netscape Navigator, Mozilla Firefox) : stockage de sites Web fournitures de pages à la demande accès éventuel à un serveur de bases de données (Oracle, SQLServer, My. SQL…) pour proposer des pages Web dynamiques. 31

TOPOLOGIES n n Les Réseaux Informatiques Liaison point à point n Elle s’effectue entre deux entités uniquement : un émetteur et un récepteur. n Exemple : Client/Serveur Liaison multi-points n Plus de deux entités communicantes comme un émetteur/K récepteurs. n Exemple : Transmission d’une vidéoconférence sur Internet, transmission d’une séquence Vidéo à plusieurs utilisateurs. 32

LES TOPOLOGIES Les Réseaux Informatiques BUS üLe bus est une variante de la liaison multipoint üL’information émise est diffusée sur tout le réseau üChaque station accède directement au réseau, d’où des problème d’accès üLes réseaux en bus autorisent des débit important > 100 Mbits/s sur 100 m ü possibilité d’insérer une station sans perturbation de la communication üLa longueur de bus est limitée par l’affaiblissement du signal , il est 33 nécessaire de régénérer celui-ci régulièrement

LES TOPOLOGIES Les Réseaux Informatiques ETOILE üLa topologie étoile est une variante en point à point: un nœud central émule n liaisons point à point üTous les nœuds de réseau sont reliés à un nœud central commun: le concentrateur. üTous les messages transitent par ce point central üLa défaillance d’un poste n’entraîne pas celle du réseau, cependant le réseau est très vulnérable à celle du nœud 34 central

LES TOPOLOGIES Les Réseaux Informatiques ANNEAU üChaque poste est connecté au suivant en point à point üL’information circule dans un seul sens, chaque station reçoit le message et le régénère. Si le message lui est destiné, la station le recopie au passage. üCe type de connexion autorise des débits élevés et convient au grandes distances (régénération du signal par chaque station) üL’anneau est sensible à la rupture de la boucle 35

LES TOPOLOGIES Les Réseaux Informatiques MIXTE Le but du routeur est de faire communiquer les postes d’environnement différents. 36

RÉSEAUX À COMMUTATION Les Réseaux Informatiques Le concept de base de réseau à commutation est né de la nécessité de mettre en relation un utilisateur avec n’importe quel autre utilisateur ( relation 1 à 1 parmi n ou interconnexion totale) D’une manière générale, Le nombre total de liens nécessaire dans un système de N nœuds est donc de : Nombre de liens= N(N-1)/2 Exemple : au réseau téléphonique, compte tenu qu’il existe environ 300 millions abonnés dans le monde la terminaison de réseau chez chaque abonné devrait comporter 45. 1015 lignes!!!!!!!! Nécessité de trouver un système qui permette à partir d’une simple ligne d’atteindre simplement tout autre abonné du réseau : par simple commutation d’un circuit vers cet abonné CE SYSTEM PORTE LE NOM RESEAU A COMMUTATION 37

RÉSEAUX À COMMUTATION Les Réseaux Informatiques v. Commutation : technique utilisée par les nœuds dans les réseau pour acheminer (aiguiller) les messages de l’émetteur au récepteur ( Aiguillage de la communication d'un canal en entrée vers un canal de sortie) v. Diverses techniques q commutation de circuits q commutation de messages q commutation de paquets v Un réseau à commutation assure une connectivité totale du point de vue utilisateurs (différence entre topologie physique et topologie logique) 38

1. Commutation de circuits Ø Un lien physique est établi par juxtaposition de différents supports physiques afin de constitues une liaisons de bout entre une source et une destination. Ø La mise en relation physique est réalisée par les commutateurs avant tous échange de données et est maintenue tant que les entités communicantes ne la libèrent pas. Ø Les deux entités doivent être présentes durant tout l’échange de données, il n’y a pas de stockage intermédiaire. Ø Les débit de la source et du destinataire doivent être identiques Ø Les abonnés monopolisent toute la ressource durant la connexion Ø Facturation est généralement dépendante du temps et de la distance Ø Cette technique est Aujourd’hui remplacée par une commutation par intervalle de temps (IT). 39

q Caractéristiques Øgarantit le bon ordonnancement des données Ø pas de stockage intermédiaire des données Ø débits source/destinataire identiques Ø les abonnés monopolisent la ressource durant toute la connexion Ø facturation à la minute q. Inconvénients Ø s'il n'y a plus de ressource disponible de bout en bout, la connexion est refusée Ø mauvaise utilisation des ressources : les deux abonnés consomment rarement toute la bande passante 40

2. Commutation de messages q pas d'établissement préalable de la communication (aucun lien physique entre la source et le destinataire) q un message constitue unité de transfert qui est acheminée individuellement dans le réseau (exemple : un fichier) q sur chaque noeud du réseau, un message est Ø reçu en entier Ø stocké si nécessaire (occupation des lignes) Ø analysé (contrôle des erreurs) Ø transmis au noeud suivant, etc… qfacturation en fonction de la quantité de données 41

q Avantages Ømeilleure utilisation des liens qu'avec la commutation de circuit -> meilleur dimensionnement du réseau Ø en cas de fort trafic, il n'y a pas de blocage lie au réseau empêchant l’émission : le message est simplement ralenti Ø possibilité de faire de la diffusion d'un même message a plusieurs correspondants Ø possibilité de faire du contrôle d'erreurs entre deux commutateurs voisins > fiabilité q Inconvénients Ø nécessite une mémoire de masse importante dans les commutateurs Ø temps d'acheminement non maîtrise Ø si un message est corrompu, il devra être retransmis intégralement 42

3. Commutation de paquets üutilise une technique similaire à la commutation de messages, üChaque message est découpé en morceau de taille variable (avec un maximum) appelé PAQUET qui sont acheminé individuellement comme dans la commutation de message. üContrairement à la commutation de messages, il n’y a pas de stockage d’information dans les nœuds intermédiaires, chaque nœud, recevant un paquet, le réemet immédiatement sur la voie optimale (séquencement n’est plus garanti). üPour reconstituer le message initial, le destinataire devra, éventuellement, réordonnancer les différents paquets avant d’effectuer le réassemblage üChaque paquet doit contenir les informations nécessaires à son acheminement 43

q. Acheminement en mode circuit virtuel ou mode connecté § exemple : Transpac § un chemin est établi à l’avance (le Circuit Virtuel) § les paquets sont reçus dans l’ordre (même chemin pour tous) § décision d'acheminement plus rapide (la route est connue) § réalisation plus difficile § compromis entre la commutation de circuits et la commutation de paquets en mode datagramme § garantie de séquencement 44

Circuit virtuel vs. Datagramme (1) q Le mode Circuit Virtuel (ATM, Frame Relay) q avantages : § séquencement des paquets garanti § court en-tête, acheminement plus rapide q inconvénients : § chaque connexion ouverte consomme des ressources même si aucun paquet ne circule § une seule route possible: pas de contournement des zones congestionnées § perte de tous les circuits en cas de défaillance d'un routeur 45

Circuit virtuel vs. Datagramme (2) q Le mode Datagramme (Internet) q avantages : § plus robuste (plusieurs routes possibles) § résistance aux défaillances de routeur § en cas de crash d'un routeur, perte uniquement des paquets en cours de traitement § adaptabilité aux congestions § répartition de la charge q inconvénients : §risque accru de congestion § arrivée désordonnée des paquets § décision d'acheminement sur chaque paquet 46