Un réseau est un système où des objets sont connectés afin qu’ils échangent des informations.
Exemples : réseau postal, réseau téléphonique, réseau routier ou férroviaire, …
Un réseau numérique (RN) est réseau rapide conçu pour transmettre des données sous forme numérique entre des équipements, des machines.
Exemples : réseau informatique, réseau de communication des équipements d’une voiture, …
Un réseau local (LAN : Local Area Network) fait communiquer des équipements informatiques dans un domaine géographique limité (de l’ordre de quelques kilomètres). Le LAN est très souvent propriété de l’utilisateur ou de la société.
Exemples : hôpital, lycée, entreprise, habitation …
Un réseau local industriel fait communiquer des équipements d’automatismes industriels dans un atelier de production. Il a les mêmes caractéristiques qu’un réseau informatique et peut communiquer avec.
Un réseau étendu (WAN : Wide Area Network) fait communiquer des ordinateurs sur de très grandes distances et à l’échelle mondiale. C’est un grand réseau, dont l’utilisateur n’est souvent pas propriétaire.
Exemples : Internet, réseaux des opérateurs ADSL …
Topologie des réseaux
L’arrangement physique des équipements communiquant entre eux , c’est-à-dire la configuration spatiale du réseau est appelé topologie physique.
La liaison point à point
C’est la plus simple car elle relie deux stations par un câble unique.
Cela implique un cout extrêmement élevé. C’est la technologie la plus sûre.
L’architecture en étoile
Les stations sont reliées par des liaisons point à point à un concentrateur ou à un commutateur .
- le concentrateur se contente de diffuser toutes les informations, sans discrimination, vers les autres bras de l’étoile,
- le commutateur :
- trie les informations et oriente dans un bras de l’étoile uniquement celles destinées à l’abonné. Il évite ainsi d’engorger le réseau,
- adapte les débits aux possibilités des équipements connectés.
Architecture en anneau
Les abonnés sont disposés sur une boucle fermée réalisant un anneau. Chaque station est reliée à la suivante et à la précédente par des liaisons point à point. Les stations jouent un rôle équivalent, chacune pouvant émettre et intercepter les informations qui circulent dans l’anneau. Lorsqu’une station reçoit une information qui ne lui est pas destinée, elle la transmet directement à la suivante.
Architecture en bus
Les points de connexion sont disposés sur un conducteur unique, le bus. Cette solution, très économique et très souple, permet aussi bien la communication entre deux abonnés, que la diffusion d’un message à tous les abonnés. C’est de loin la topologie la plus utilisée dans les réseaux locaux industriels.
Architecture en arbre
Appelé aussi réseau hiérarchique. Une topologie arborescente est constituée de bus reliés entre eux.
Les réseaux maillés
Les stations sont reliées entre elles pour former une toile (Web) d’araignée. C’est la topologie des réseaux mondiaux. Chaque station est un nœud du réseau.
Dans un réseau maillé, plusieurs chemins sont possibles pour acheminer l’information d’un abonné à un autre.
Communication sur un réseau TCP/IP
La suite TCP/IP (appelée simplement TCP/IP) est l’ensemble des protocoles utilisés pour le transfert des données sur Internet.
Définitions et fonctions
- TCP (Transport Control Protocol) conditionne les informations à transmettre en paquets de données et les transporte de bout en bout, en veillant à ce que tout ce qui est envoyé par un ordinateur arrive à son destinataire, indépendamment des réseaux traversés et de manière totalement transparente pour l’application.
- IP (Internet Protocol) assure le routage des paquets de manière totalement transparente pour l’utilisateur qui ne doit fournir que l’adresse Internet du destinataire.
Transmission des données
La transmission des données sur un réseau TCP/IP peut être décrite selon un modèle en 4 couches dans lequel les protocoles TCP et IP jouent un rôle prédominant.
- Application
- Transport
- Internet
- Accès réseau
Chaque couche a pour fonction de traiter des données en provenance d’une couche adjacente et à destination de l’autre couche adjacente.
Selon leur rôle dans la transmission, les composants possèdent des capacités matérielles et/ou logicielles qu’il doivent partager avec les composants auquel ils sont reliés.
Par exemple : communication entre deux hôtes connectés sur Internet par deux routeurs.
Les applications de chaque hôte exécutent des opérations de communications (lecture, envoi, …) sans connaitre les protocoles utilisés par les couches inférieures.
Sur les média (câbles, fibres optiques, ondes électromagnétiques, …) reliant physiquement les composants,les données sont sous la forme de trames.
Les protocoles
Un protocole est un ensemble de règles à respecter pour que la couche d’un système puisse communiquer avec la même couche de son interlocuteur.
Les protocoles ont été définis pour standardiser la communication entre équipements.
Exemple : transmission d’une lettre par la poste
Pour envoyer une lettre par la poste :
- Placer la lettre dans une enveloppe,
- Sur le recto de l’enveloppe, écrire l’adresse du destinataire,
- Sur le verso, écrire l’adresse de l’expéditeur.
Ce sont des règles utilisées par tout le monde.
L’enveloppe avec les adresses constituent la « capsule » contenant le message.
Exemple : conversation courante entre deux personnes
Un certain nombre de règles implicitement établies régule la conversation, comme par exemple :
parler du même sujet,
parler la même langue,
ne pas parler en même temps.
Format d’une trame
La trame se forme au passage des 4 couches du modèle TCP/IP :
Le segment est constitué d’un entête TCP (ou UDP) suivi des données encapsulées par l’application. L’entête TCP permet le contrôle de la transmission et d’assurer l’arrivée à bon port de la donnée. TCP fragmente le segment en paquets de taille compatible avec la longueur maximum d’un datagramme. Il réassemble les paquets à la réception.
Le datagramme est constitué d’un entête IP suivi d’un paquet. L’entête IP contient l’adresse IP du destinataire et de l’émetteur, ainsi que les informations pour la gestion de la fragmentation du datagramme.
La trame est constitué d’un entête de trame suivi d’un datagramme, puis d’une queue de trame .
- L’entête de trame contient 8 octets de synchronisation (10101010…10101011), des adresses physiques (MAC), des bits de format.
- La queue de trame est constituée de bits de contrôle d’erreur et des 8 octets de synchronisation.
C’est cette trame qui va circuler sur les lignes physiques du réseau (câbles réseau).
Note : L’adresse MAC (dans l’entête de la trame) correspond à l’adresse physique de la carte réseau du destinataire ou du routeur, à ne pas confondre avec l’adresse IP qui est une adresse « logique » et permet la structuration en réseau des ordinateurs.
Adressage sur un réseau
Sur un même réseau TCP/IP, chaque composant (PC, box, serveur, …) possède une adresse IP unique.
Une adresse IP est une adresse sur 32 bits, généralement notée sous forme de 4 nombres entiers (octets) séparés par des points.
Pour le réseau Internet, le nombre d’adresses à distribuer a été rapidement épuisé. Pour faire face à ce problème, une nouvelle version d’adresses IP (IPv6 car il s’agit de la 6ème version) a été mise en place.
Exemple d’adresse IPv6 : 1fff:0000:0a88:85a3:0000:0000:ac1f:8001
On distingue en fait deux parties dans l’adresse IP :
- Une partie des bits à gauche désigne le réseau : l’adresse est appelée ID de réseau (en anglais netID),
- Les bits de droite désignent les ordinateurs de ce réseau : l’adresse est appelée ID d’hôte (en anglais host-ID).
Le masque de sous réseau
Le masque de sous-réseau permet de distinguer l’adresse réseau et l’adresse de l’hôte sur ce réseau.
Exemple :
Dans l’adresse 190.0.0.3 avec masque de sous-réseau 255.255.255.0, on sait que l’adresse réseau (netID) est 190.0.0.0 et que le numéro d’hôte (hostID) est 3, cela grâce au masque de sous réseau.
Chaque nœud sur un réseau représentant un hôte.
Il faut comparer l’adresse IP au masque de sous-réseau pour obtenir l’adresse réseau et l’adresse de nœud.
Le masque de sous réseau est codé lui aussi sur 4 octets.
Le nombre d’hôtes possible sur un réseau dépend du nombre de bits réservés au numéro d’hôte.
Exemple :
Avec un masque de sous-réseau 255.255.255.0 , les 8 derniers bits (soit un octet) sont réservés au numéro d’hôte, soit 256 possibilité …
Il faut tout de même penser à enlever 2 valeurs :
- la valeur 0 car elle est utilisée pour l’adresse réseau,
- puis la valeur 255 car elle signifie« tous les hôtes du réseau » et correspond à l’adresse de broadcast (appelée aussi adresse de diffusion).
Exemple :
Sur un réseau masqué 255.255.255.0 , il est possible de connecter 254 composants …
Dans les cas où l’adresse du masque de sous réseau ne contient pas uniquement des 0 et des 255, le masquage ne se fait pas à l’octet près, mais au bit près.
Exemple :
Adresse 192 168 108 13 11000000 10101000 011 01100 00001101 Masque 255 255 224 0 11111111 11111111 111 00000 00000000 Adresse réseau 192 168 96 0 11000000 10101000 011 00000 00000000 Numéro d’hôte 0 0 12 13 00000000 00000000 000 01100 00001101 Soit 213 – 2 = 8190 hôtes possibles !