|
1. Généralités.
2. Notion de couches.
3. Les types de réseau.
4. Le câblage et l'aspect physique.
1. Généralités.
1.1. Introduction.
Un réseau informatique permet à plusieurs machines
(ordinateurs au sens large) de communiquer entre elles afin
d'assurer des échanges d'informations: du transfert de
fichiers, du partage de ressources (imprimantes et données),
de la messagerie ou de l'exécution de programmes à
distance.
Du point de vue de l'utilisateur, le réseau doit être
le plus transparent possible: ses applications doivent être
capables de communiquer toutes seules avec le reste du réseau,
sans intervention.
Comme pour le monde informatique, l'historique des développements
technologiques successifs a favorisé l'émergence
de toute une série de solutions, basées sur des
principes souvent bien différents, même si toutes
revendiquent le nom de 'standards'.
Le défi consiste donc à 'interconnecter' ces différents
matériels; de plus en plus, le protocole TCP/IP s'impose
comme langage de communication espéranto permettant
de fédérer un environnement hétérogène.
Afin de rendre ces mécanismes de communications plus explicites,
nous ferons appel à de fréquents parallèles
avec le monde téléphonique, qui est intuitivement
connu de tous.
1.2. Terminologie.
-noeud : Equipement (ordinateur, concentrateur, imprimante etc.)
du réseau informatique possédant une adresse
physique.
-noeud TCP/IP: Equipement fonctionnant avec le protocole TCP/IP.
-adresse physique: Adresse unique attribuée par le fabricant,
gérée par un organisme international et inscrite
de façon définitive dans l'équipement.
Appelée aussi adresse Ethernet ou adresse
MAC (Media Access Control).
-adresse logique: Adresse unique attribuée par les répondants
informatique locaux et gérée par le NIC pour
les adresses IP (organisme international).
-paquet, trame: Information électrique transitant sur
le réseau et représentant une suite de bits.
Il s'agit de l'unité de base du réseau (frame).
-protocole: Description des mécanismes permettant la gestion
des paquets d'information et leur transition du réseau
à l'application. Par extension, logiciel (software)
fonctionnant sur une machine et permettant cette gestion interne.
-suite de protocoles: Ensemble de protocoles communiquant entre
deux.
-couches réseau: Composante protocole fonctionnant sur
un équipement et lui permettant de communiquer à
travers le réseau.
-media: Support permettant le passage de l'information: différents
types de câble, ondes hertziennes, laser etc.
-bande-passante: Comme en téléphonie ou en hi-fi,
la bande passante détermine la quantité d'informations
capables de transiter par seconde sur un media donné.
-backbone : Réseau physique (câble et matériel
actif) servant de colonne vertébrale au reste du réseau.
En général composée de fibres optiques
est assurant parfois une plus grande bande-passante (155Mbits/s).
-interconnexion: Ensemble matériel et logiciel permettant
la connexion d'équipements utilisant des média
et des protocoles différents
-segment physique: Câble ou ensemble de câbles reliés
sans équipement électronique d'interconnexion
(il s'agit d'un seul domaine de collisions).
<
-segment logique: Sous réseau regroupant des noeuds correspondant
à un même groupe d'adressage; un segment logique
peut englober plusieurs segments physiques.
2. Notion de couches.
Les mécanismes utilisés sur un réseau informatique
peuvent être représentés sous la forme de
poupées russes: la grande poupée extérieure
représente les paquets d'informations qui circulent réellement
sur le réseau (l'information électrique) chaque
poupée intérieure pouvant être vue comme
un protocole, la dernière poupée représentant
l'information utile, c'est-à-dire nécessaire
à l'utilisateur final.
Chacune de ces poupée a une fonction particulière,
offre un service déterminé, qui sera décrit
dans les chapitres ultérieurs.
Nous distinguerons essentiellement les couches basses,
hautes et applicatives.
La terminologie technique parle de couches organisées
en piles (stacks).
La normalisation mise en place par l'ISO (International Standards
Organization) définit un modèle théorique
à 7 couches: le modèle OSI (Open System Inteconnection)
où chacune des couches est encapsulée dans
la couche inférieure.
Les couches basses précisent comment la connexion physique
est réalisée sur le câble et les couches
hautes définissent l'interaction avec les applications
finales, la communication entre noeuds s'effectuant virtuellement
entre chaque couche.
Ce modèle théorique, très lourd à
mettre en oeuvre, n'est pratiquement pas respecté, sauf
par quelques suites de protocoles de type plutôt expérimental.
Néanmoins, on essaye toujours de se référer
à ce modèle et à faire coïncider tant
bien que mal les protocoles existant avec ces 7 couches (cf.
annexe 1).
3. Les types de réseau.
3.1. LAN, MAN, WAN et réseau
d'entreprise.
Lorsque l'on parle de réseau informatique, il faut distinguer
3 types de réseaux dont les limites ne sont pas fixées
de manière absolue et qui peuvent former, ensemble, un
réseau d'entreprise.
- Les réseaux locaux (LAN: Local Area Network).
Ces réseaux sont en général circonscrits
à un bâtiment ou à un groupe de bâtiment
pas trop éloignés les uns des autres (site universitaire,
usine ou 'campus').
L'infrastructure est privée et est gérée
localement par le personnel informatiques.
De tels réseau offrent en général une bande-passante
comprise entre 4Mbit/s et 100 Mbits/s.
- Les réseaux métropolitains (MAN: Metropolitan
Area Network).
Ce type de réseau est apparu relativement récemment
et peut regrouper un petit nombre de réseau locaux au
niveau d'une ville ou d'une région.
L'infrastructure peut être privée ou publique.
Par exemple, une ville peut décider de créer un
'MAN' pour relier ses différents services disséminés
sur un rayon de quelques kilomètres et en profiter pour
louer cette infrastructure à d'autres utilisateurs.
La bande-passante peut être de quelques centaines de kbits/s
à quelques Mbits/s.
- Les réseaux distants (WAN: Wide Area Network).
Ce type de réseau permet l'interconnexion de réseaux
locaux et métropolitains à l'échelle de
la planète, d'un pays, d'une région ou d'une ville.
L'infrastructure est en général publique (PTT,
Télécom etc.) et l'utilisation est facturée
en fonction du trafic et/ou en fonction de la bande-passante
réservée, pour les lignes louées (une ligne
louée est réservée exclusivement au locataire,
24h sur 24, pour la durée du contrat).
Les modems sont un des éléments de base des WANs.
La bande-passante va de quelques kbits/s à quelques Mbit/s.
Une valeur typique pour une ligne louée est de 64kbits/s
(en fonction des services offerts).
3.2. Différentes topologies
logiques.
Il convient de distinguer la topologie logique de la topologie
physique:
La topologie logique décrit le mode de fonctionnement
du réseau, la répartition des noeuds et le type
de relation qu'ont les équipements entre eux.
La topologie physique décrit la mise en pratique du réseau
logique (câblage etc.).
La topologie des réseaux en général et des
réseaux informatiques en particulier peut se partager
en trois groupes, qui peuvent de combiner:
- Les réseaux en étoile:
Chaque noeud est relié directement sur un noeud central:
l'information passe d'un noeud périphérique au
noeud central, celui-ci devant gérer chaque liaison.
- Les réseaux en anneau:
Chaque noeud est relié au noeud suivant et au noeud précédent
et forme ainsi une boucle: l'information transite par chacun
d'eux et retourne à l'expéditeur.
- Les réseaux en bus:
Chaque noeud est connecté sur un bus: l'information passe
'devant' chaque noeud et s'en va 'mourir' à l'extrémité
du bus.
Ces différents types de réseaux peuvent très
bien cohabiter au sein d'un même réseau d'entreprise:
le backbone est un anneau à grande bande-passante en fibre
optique, les ordinateurs individuels sont reliés à
un bus, tandis que les ordinateurs du centre de calcul sont connectés
en étoile.
Une topologie logique en bus peut très bien correspondre
à une topologie physique en étoile, suivant comment
les câbles ont été posés, mais ce qui
importe au niveau de la compréhension des mécanismes
du réseau informatique est bel et bien la topologie logique.
4. Le câblage et l'aspect physique.
Au fil de l'évolution des composants électroniques,
différents types de câblages ont vu le jour, faisant
appel à des technologies différentes, le but étant
toujours d'atteindre les objectifs suivants:
- Grande bande-passante.
- Possibilité d'utiliser ces câbles sur de longues
distances.
- Faible encombrement, facile à poser et à installer.
- Connecteurs simples et résistants.
- Faible coût...
Rappelons que la vélocité (vitesse) d'un signal
électrique dans un câble est d'environ 200 000 km/s.
4.1. 10Base5 - Thick Ethernet.
Le premier câble Ethernet à avoir été
standardisé est le câble de type Thick Ethernet
(normalisé 10Base5) appelé aussi Yellow
Cable, ou 'tuyau d'arrosage', en raison de sa dimension
et de sa couleur. Il s'agit d'un câble coaxial blindé
de 50 Ohm, terminé, d'un diamètre de près
de 2cm, utilisable sur une distance de 500m sans ré- amplification
du signal électrique. La bande passante est de 10Mbits/s.
Ses dimensions le rendent malaisé à poser et sa
'connectique' est délicate: en effet, il faut perforer
l'enveloppe du câble pour y introduire une aiguille permettant
la connexion sur un tranceiver (émetteur) externe.
Physiquement, il s'agit d'un bus, puisque tous les noeuds se
connectent les uns à côté des autres (la
distance entre deux connections sur le câble doit être,
pour des raisons de physique électrique, d'un multiple
de 1,5m).
La connexion d'une machine sur le réseau s'effectue à
travers son port AUI (Access Unit Interface) de 15 pôles,
un câble AUI d'une longueur maximum de 5m et d'un 'Tranceiver'
permettant la jonction physique sur le câble coaxial.
4.2. 10Base2 - Thin Ethernet.
Le câble coaxial fin de 50 Ohm, appelé aussi 'CheaperNet',
terminé et facile à poser est apparu après
le Thick Ethernet et présente les caractéristiques
suivantes:
- longueur maximum sans ré-amplification: 185m.
- connecteurs de type BNC à bayonnettes, branchement à
l'aide de connecteurs en 'T', nombre de connexions maximum par
segment de 185m: 30.
- bande passante de 10Mbits/s.
Il s'agit également de câble de type 'bus', puisque
tous les noeuds se connectent les uns à coté des
autres. Sa connectique délicate en fait un câble
facilement sujet à des perturbations intermittentes difficilement
éliminables.
4.3. 10Base-T - Câblage universel
structuré (UTP/STP).
Ce câble reprend le principe du câble téléphonique
puisqu'il s'agit d'un câblage physique en étoile
(chaque prise est reliée à un noeud central, appelé
répartiteur ou 'Hub'; il est donc structuré)
à base de conducteurs en cuivre torsadés entre eux
afin de pallier l'absence d'un épais isolant (lutte contre
la diaphonie).
Chaque câble est constitué de 8 conducteurs de cuivre,
isolés par un enrobage plastique et torsadés par
paire.
Un blindage (Schielded Twisted Pair) extérieur peut être
ajouté afin de lutter contre les phénomènes
électromagnétiques: c'est la solution qui a été
adoptée sur le réseau des Hospices, vu l'environnement
'agressif' du CHUV.
Ce type de câblage prend le nom d'universel, car
il permet le passage de différents types d'informations:
réseau informatique Ethernet ou TokenRing, téléphonie,
domotique, vidéo etc.
La distance maximum atteignable, en Ethernet et sans ré-amplification,
sur de tels câbles est de 100m (y compris les câbles
de renvois et les câbles de bureau !).
La bande passante potentielle, pour des câbles certifiés
de catégorie 5, est de 100Mbits/s.
4.4. Codage électrique:
Manchester Bi-Phasé.
Le signal électrique parcourant le câble doit correspondre
à des caractéristiques permettant de répondre
à certains besoins:
- bonne immunité au bruit électromagnétique
(parasites).
- pas de composante continue afin de diminuer les pertes électriques
(effet Joule).
- possibilité d'inverser la polarité.
Le code Manchester Bi-Phasé a été adopté:
il s'agit d'une modulation en bande de base, c'est-à-dire
que le signal binaire est transformé en un signal de type
analogique sans être translaté en fréquence
(par opposition à un signal radio).
La norme 10BaseT ajoute au signal Manchester
contenant l'information des pulses électriques permettant
de s'assurer que la connexion point à point entre l'équipement
émetteur (station de travail par exemple) et l'équipement
récepteur (un Hub) est valide (link).
plan partie II
|