3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 1

CHAPITRE 3CHAPITRE 3

Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de baseCommunication entre systèmes terminauxCommunication entre systèmes terminaux

Routage Routage AdressageAdressage

Connexions entre entités pairesConnexions entre entités paires

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 2

PLANPLAN

Communication entre systèmes terminaux Modèle d’abstraction – RéseauModèle d’abstraction – Sous- RéseauModèle d’abstraction – Couche Réseau

Besoins spécifiques de la communicationLa taxonomie de Shoch (1978)L‘adressageL‘adressage – Norme X21L‘adressage – Norme InternetLes Adresses ‘broadcast’ et ‘multicast’

Le routageLes domaines d’application du routageL’algorithmes de routage

Connexions entre entités paires

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Communication entre systèmes terminauxCommunication entre systèmes terminaux

��Séparation de l’implantation des services en 2 niveaux Séparation de l’implantation des services en 2 niveaux � Connectivité entre DTE terminaux (machines)

� DTE = Data terminal entity� Connectivité entre processus (applications)

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Communication entre systèmes terminauxCommunication entre systèmes terminaux

��Connectivité entre DTE terminaux (machines)Connectivité entre DTE terminaux (machines)� Achemine des paquets à travers une série de machines

interconnectées� Adaptation de l’implantation aux caractéristiques spécifiques du

réseau constitué par ces machines

Couche réseau du modèle OSICouche réseau du modèle OSI

(notion de ‘réseau’ dans un sens stricte)

Protocole IP de l’InternetProtocole IP de l’Internet

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Communication entre systèmes terminauxCommunication entre systèmes terminaux

��Connectivité entre processus (applications)Connectivité entre processus (applications)� Définit des services indépendants des caractéristiques des réseaux

spécifiques utilisés� Support de services avec des spécifications qualitatives bien

définies

Couche transport du modèle OSICouche transport du modèle OSI

Protocole TCP et UDP de l’InternetProtocole TCP et UDP de l’Internet

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Modèle d’abstraction Modèle d’abstraction -- RéseauRéseau

��Connectivité entre “machines”+ Espace de noms de Connectivité entre “machines”+ Espace de noms de machines (“ adresses”)machines (“ adresses”)

Data Communication Data Communication EntityEntityData Terminal Data Terminal EntityEntity

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Modèle d’abstraction Modèle d’abstraction -- Sous RéseauSous Réseau

��Sous réseaux Sous réseaux � Homogénéité de la technologie (protocole, routage, adressage) au

niveau d’un sous réseau� Recouvrement possible des espaces d’adresses au niveau des sous

réseaux� Besoin de techniques pour l’interconnexion de sous réseaux (ex.

concept Internet)

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 8

Modèle d’abstraction Modèle d’abstraction -- Couche RéseauCouche Réseau

��La couche de réseau du modèle OSI et ses couches voisinesLa couche de réseau du modèle OSI et ses couches voisines

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Besoins spécifiques de la communicationBesoins spécifiques de la communication

��Notion de nom, d’adresse, Notion de nom, d’adresse, de routede route

� Identifier le partenaire

� Localiser le partenaire

� Trouver un acheminement vers le partenaire

Déterminer le nom

Déterminer l’adresse

Déterminer la route

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 10

Besoins spécifiques de la communicationBesoins spécifiques de la communication

��CoucheCouche-- réseauréseau� Elément d’une pile de protocoles où l’essentiel de ces tâches est

accompli

��Couches en dessus de la couche réseau Couches en dessus de la couche réseau � Essentiellement: couche transport� L’adressage des systèmes terminaux est déduit des solutions mise

en place pour la couche réseaux

��Couches en dessous de la couche réseauCouches en dessous de la couche réseau� Essentiellement: couche de liaison� Des questions d’adressage se posent également

� (architecture multi- point, e. g. Ethernet)� A ce niveau des solutions simples sont employées qui nécessitent

pas de discussions

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 11

La taxonomie de La taxonomie de ShochShoch (1978)(1978)�� Un Un “no“nom”, une m”, une “adress“adresse” et une e” et une “rout“route” e”

� Attributs d’un objets : spécifiques et différents � Souvent mélangés (utilisation incorrecte, notions difficilement discernables)

�� La définition de La définition de ShochShoch� Nom

� Indication de ce qu’un objet est, ou comment on l’appelle Le « quoi »

� Adresse � Lieu où se trouve un objet

Le «où»� Route

� Explication comment atteindre un objet (l’acheminement)Le «comment »

� Ex1 : Poste de téléphone du bureau 354 (nom et adresse)� 0041227057640 (adresse et route)

� Ex2 : la route dépend de la machine d’origine� cours.cnam.fr (nom)� 129.194.69.33 (adresse IP)� 08: 00: 20: 75: 01: cf (adresse ethernet)

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 12

L’adressageL’adressage

��Définition un espace d’adresses Définition un espace d’adresses � Notion générique dans un réseau � Repérer l’homologue (couche réseau: la machine - le DTE;

couche transport: le processus)

��Le format NSAP (“ Network Service Access Point”)Le format NSAP (“ Network Service Access Point”)� Format standardisé pour la spécification d’adresses au niveau de

la couche réseau� Présentation de ces adresses doit garantir leur unicité au niveau

mondial

Décomposition d’une adresse NSAP en champs: chaque champs se réfère à la désignation d’un élément d’une structure hiérarchique

Lourdeur de l’analyse d’une telle adresse et de sa Lourdeur de l’analyse d’une telle adresse et de sa conversion en un chemin à travers du réseauconversion en un chemin à travers du réseau

Solution alternative: utiliser des canaux virtuels créés lors de l’ouverture d’une connexion

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L’adressageL’adressage

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L’adressage L’adressage -- norme X21norme X21

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L’adressage L’adressage -- norme Internetnorme Internet�� Système d’adressage spécifique pour l’ensemble du réseau InterneSystème d’adressage spécifique pour l’ensemble du réseau Internet t

� Utilisation d’un principe hiérarchique semblable à celui de NSAP� plus compactes que NSAP

� Information sur les autorités (champs ‘AFI’ et ‘IDI’) déterminé de manière implicite� AFI = Internet Society� IDI = (une seule) organisation par “top- level domain”

� Partie spécifique (DSP)� en deux niveaux: id réseau, id ordinateur hôte;� taille d’une adresse: 32 bits (4 différents formats, répartition entre champs-

réseau et champs- hôte spécifique à chaque format).�� Format actuel: ‘Internet version 4’Format actuel: ‘Internet version 4’

� Espace d’adresse disponible selon ce format est pratiquement épuisé� Un format successeur a déjà été spécifié pour les prochaines générations des

protocoles Internet�� Format du protocole ‘Internet version 6’ Format du protocole ‘Internet version 6’

� plus grande flexibilité� co- existence de différents formats selon le principe de NSAP� choix plus riche des formats définis� possibilité d’avoir > 2 niveaux hiérarchiques

� taille d’une adresse: 128 bits

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 16

Les Adresses ‘Les Adresses ‘broadcastbroadcast’ et ‘’ et ‘multicastmulticast’’

��Adresses spéciales Adresses spéciales � Pour la diffusion d’une trame à un ensemble de destinations� Fonctionnalité comparable définie dans la couche de liaison

� liaison multipoint= alternative à une liaison point- à- point

Brodcast … diffusion d’un (seul) message à toute destination

Singlecast… diffusion d’un (seul) message à une seule destination

Multicast… diffusion d’un (seul) message à un groupe de destinations

en opposition à la notion deen opposition à la notion de

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Le routageLe routage

��Tâche principale du routageTâche principale du routage� Trouver un acheminement entre les noeuds source et destination

��Situations particulières typiquesSituations particulières typiques� Un routage n’est pas nécessaire

� Les noeuds (stations) sont reliées par un réseau à topologie de bus, anneau où étoile

� Chaque message envoyé est directement ‘vu’ par tous les stations connectées.

� Un routage est nécessaire � Le noeud ‘destination’ d’un message (ou d’un circuit) n’est pas

directement accessible à partir du noeud d’origine. � Le routage détermine le chemin à prendre

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Les domaines d’application du routageLes domaines d’application du routage

��2 alternatives 2 alternatives � Pour les moyens de transport qui relient le Système Source au

Système Destination

Des lignes Des lignes �������� fformant ainsi un réseauormant ainsi un réseau

Des sousDes sous-- réseaux réseaux �������� formant un réseau de sousormant un réseau de sous-- réseauxréseaux

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 19

Les domaines d’application du routageLes domaines d’application du routage

��Question dans chaque noeud (pour les deux alternatives) :Question dans chaque noeud (pour les deux alternatives) :

“Dans quelle direction faut“Dans quelle direction faut-- il continuer il continuer ?”?”

� Réseau commuté par circuit : La réponse sert à configurer le circuit

� Réseau commuté par paquets : Trouver une réponse chaque fois � (a) Lorsqu’une connexion (un ‘circuit virtuel’) est crééeou � (b) Lorsqu’un paquet (un ‘datagramme’) passe par un noeud

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L’algorithme de routageL’algorithme de routage�� L’acheminement est déterminé à l’aide d’un algorithme de routageL’acheminement est déterminé à l’aide d’un algorithme de routage

� Choix d’une technique de routage = choix d’un algorithme de routage�� Algorithme doit être : Algorithme doit être :

� Correct � par exemple ne pas piéger les paquets dans des boucles

� Simple � temps CPU pour prendre une décision (souvent: une décision pour chaque

paquet dans chaque noeud !)� Robuste

� fonctionner même si certains noeuds sont en panne� Stable

� bon résultats dans toute configuration et dans différentes situations de charge du réseau

� Equitable � ne pas favoriser / défavoriser certains messages (exception: priorité)

� Optimisé� choisir le “meilleur” chemin� quelques critères d’optimisation

- minimisation du délai moyen par paquet- maximisation de l’utilisation de la bande passante- considération de l’ensemble de communications gérées

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 21

Connexions entre entités pairesConnexions entre entités paires��Une connexionUne connexion

� Abstraction d’un canal de communication entre 2 points terminaux� Une connexion est une voie virtuelle en support de

l’implantation des procédures de communication entre les deux point terminaux

��Deux contextesDeux contextes� Couche de liaison

� Le ‘câblage’ détermine une relation privilégiée entre deux entités voisines qui peut être exploitée par l’implantation du logiciel.

�������� En général, une “voie” prédéterminée existe, elle sera exploitéeEn général, une “voie” prédéterminée existe, elle sera exploitée par le par le logiciel comme une ‘connexion’logiciel comme une ‘connexion’

� Couche réseau� Dans un réseau à commutation de paquets, en général une telle

relation privilégiée n’existe pas.�������� Dans cette situation, l’implantation d’un protocole pour la coucDans cette situation, l’implantation d’un protocole pour la couche he

réseau doit choisir entre deux approches fondamentalement réseau doit choisir entre deux approches fondamentalement différentes: connecté ou non connectédifférentes: connecté ou non connecté

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 22

Connexions entre entités pairesConnexions entre entités paires�� 1. 1. ‘‘ConnectionConnection-- OrientedOriented Network Service’ Network Service’ (CONS)(CONS)

� Le concept d’implantation du logiciel suppose l’existence d’une connexion entre les entités

� Le protocole doit alors créer :� avant tout échange de données, une ‘connexion’� cette connexion sera par la suite utilisée pour l’échange de trames entre

les entités ainsi “reliées”�� 2. 2. ‘‘ConnectionConnection-- LessLess Network Service’ Network Service’ (CLNS)(CLNS)

� Le concept d’implantation du logiciel n’a pas besoin de l’existence d’une connexion

� Une connexion n’a donc pas besoin d’être créée, chaque trame sera acheminée de manière indépendante

�� Note Note � La notion du “canal de communication” entre “entités de protocole” est un

concept développé pour la conceptualisation des principes de communication.

� La notion de “connexion” correspond à la création (normalement) temporaire d’un canal de communication dans un système de communication.

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 23

Connexions entre entités pairesConnexions entre entités paires�� Avantages et Inconvénients : CONS Avantages et Inconvénients : CONS -- CLNSCLNS

� Complexité de l’implantation� Systèmes CLNS sont ‘stateless’ - donc de conception simple (CLNS:

++)� L’existence de connexions facilite l’implantation des procédures de

communication (CONS: +)� Robustesse

� Un système CLNS continue de fonctionner même si d’importantes composantes tombent en panne (CLNS: ++)

� Efficacité opérationnelle� Dans un système CLNS, chaque paquet a individuellement besoin de

routage (CLNS: -)� Qualité des services

� CLNS ne garantit pas la transmission correcte des messages, ni la bonne séquence de l’arrivé à leur destination; mais: trafic supplémentaire pour garantir la qualité (CLNS : -)

� Facilité de gestion� La responsabilité pour la gestion d’un service CLNS est distribuée; un

système CONS permet une organisation rigoureuse des tâches de gestion; mais: tâche complexe (CONS: +)

� L’existence de connexions facilite la collection de données pour la comptabilité (CONS: +)

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 24

Connexions entre entités pairesConnexions entre entités paires�� Les protocoles OSI Les protocoles OSI -- Le choix CONSLe choix CONS

� protocoles initialement définies sont orientés CONS� Pendant longtemps, les réalisations concrètes s’appuyaient sur les

protocoles X. 25� X. 25 ne supporte pratiquement pas de fonctions CLNS

� Choix semblable pour les services de la couche transport� Des services CLNS étaient prévus pour ‘ultérieurement’

� un protocole de réseau CLNS a maintenant été défini (“ ISO- IP”)� il n’en existent pratiquement pas d’implantations d’un niveau productif

�� Les protocoles Internet Les protocoles Internet -- Le choix CLNSLe choix CLNS� Le protocole IP - un protocole CLNS - est le seul protocole au niveau

réseau supporté dans l’Internet� Au niveau de la couche transport, l’Internet offre un choix :

� le protocole ‘UDP’ est un service CLNS,� le protocole ‘TCP’ est un service CONS; TCP réalise des fonctions

CONS à la base des fonctions CLNS du service IP.� Plusieurs applications existent dans une version CLNS et dans une

version CONS

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 25

Connexions entre entités pairesConnexions entre entités paires

�� Raison fondamentale : différence des “origines culturelles”Raison fondamentale : différence des “origines culturelles”� OSI: importance d’un contrôle central (historiquement, environnement

“monopole” des PTT) et d’une gestion centralisée (relations commerciales bien définies entre fournisseurs et clients, bases pour une facturation)� plus facile avec un réseau orienté connexions.

� Internet: importance d’un fonctionnement sans organe central (considérations militaires), sans gestion centralisée (esprit de coopération universitaire)� plus facile avec un réseau plus ‘chaotique’ n’ayant pas besoin de gérer

des connexions.

�� Raisons secondaires : différences de l’environnement physiqueRaisons secondaires : différences de l’environnement physique� OSI (typiquement environnement PTT)

� prédominance des réseaux WAN avec liaisons point- à- point entre les noeuds.

� Internet (environnement sites de recherche)� prédominance LANs et liaisons entre LANs avec protocoles de

diffusion (multidrop).

3 3 –– Réseaux Réseaux –– Conception de baseConception de base 26

Connexions entre entités pairesConnexions entre entités paires

��Généralisation à la couche de transport Généralisation à la couche de transport � Distinction entre services avec connexion et sans connexion

� Non limitée à la couche réseau� Existe également au niveau de la couche transport

� Internet� Service transport CONS = protocole ‘TCP’� Service transport CLNS = protocole ‘UDP’

� OSI � services réseau et transport CLNS (DIS 8602)� service réseau CONS, service transport CLNS (DIS 8602)� services réseau et transport CONS (IS 8073)� service réseau CLNS, service transport CONS (IS 8073 PDAD

2)- PDAD = “Preliminary Draft Addendum”- Note : DIS = “Draft International Standard”

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Connexions entre entités pairesConnexions entre entités paires

��Conversion CONS Conversion CONS --CLNSCLNS

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ConclusionConclusion

��Tâches d’un réseau (couche réseau OSI)Tâches d’un réseau (couche réseau OSI)� Acheminement des paquets (adressage, routage)� Contrôle de congestion entre deux DTE terminaux (optionnel)� Harmonisation entre sous- réseaux

� interconnexion de sous réseaux

��Situation particulière pour un LANSituation particulière pour un LAN� Les DTE sont attachés à un seul “sous- réseau”� Utilisation d’adresses locales tel qu’elles sont spécifiées par la

couche MAC� Court délai de transmission, faible taux d’erreur …� Couche réseau = “couche inactive”, “zéro- couche”