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07/01/2016
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Architecture RĂ©seauxLes Fondamentaux
OSI & TCP/IP
Mohamed Maachaoui
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Architecture RĂ©seaux
Partie I Le concept de réseau
Le modĂšle OSI
Lâempilement en couches OSI
Les fonctions des couches OSI
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Introduction
Les tĂ©lĂ©communications peuvent ĂȘtre structurĂ©es de diffĂ©rentes maniĂšres.
Une approche possible consiste à considérer les télécommunications, du point de vue de l'utilisateur et de l'exploitant, sous ses aspects :
â RĂ©seau
â Services
Différents services imposent des exigences différentes au réseau.
Ces exigences déterminent le type de réseau approprié aux services.
Elles affectent également la planification et le dimensionnement du réseau.
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Quâest ce quâun rĂ©seau
â Il est conçu pour permettre la circulationâŠ
â Des vĂ©hicules : Le rĂ©seau routier
â Des trains : le rĂ©seau ferrĂ©
â De lâĂ©lectricitĂ© : le rĂ©seau Ă©lectrique
â De la voix : le rĂ©seau tĂ©lĂ©phonique
â ⊠Et des donnĂ©es : Le rĂ©seau informatique
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Les RĂ©seaux
Un réseau est un ensemble de ressources matérielles et logicielles
âą Offrir un service
â Assurer lâaccĂšs Ă une ressource
â Partager les ressources
â Assurer une plus grande fiabilitĂ©
â RĂ©duire des coĂ»ts
â Transporter lâinformation sur grandes distances
â Augmenter graduellement les performances âscalabilityâ
â Exâą RTC, LAN, ADSL, Wi-Max, Wi-Fi, Transmission, Commutation, RNIS, X.25, GSM, GPRS,âŠ.
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Les réseaux
SOHO
Server
IP Hotel
Intranet
Wireless
Internet
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Quâapportent les rĂ©seaux ?
Les réseaux permettent :
Le partage des fichiers
Le partage dâapplication : compilation, SGBD Partage de ressources matĂ©rielles : lâimprimante, disque⊠TĂ©lĂ©charger des applications et des fichiers Lâinteraction avec les utilisateurs connectĂ©s : messagerie Ă©lectronique, confĂ©rences Ă©lectroniques, âŠ. Le transfert de donnĂ©es en gĂ©nĂ©ral: rĂ©seaux informatiques Les transfert de la parole : rĂ©seaux tĂ©lĂ©phoniques Le transfert de la parole, de la vidĂ©o et des donnĂ©es : rĂ©seaux
numérique à intégration de services RNIS ou sur IP.
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Quâapportent les rĂ©seaux ?
Usage des réseaux : (apport aux entreprises)⹠Partager des ressources: imprimantes, disque dur, processeur, etc.⹠Réduire les coûts:
Exemple: au lieu dâavoir une imprimante pour chaque utilisateur qui sera utilisĂ©e 1 heure par semaine, on partage cette mĂȘme imprimante entre plusieurs utilisateurs.
Remarque: Les grands ordinateurs sont généralement 10 fois plus rapides et coûtent 1000 fois plus chers.⹠Augmenter la fiabilité: dupliquer les données et les traitements
sur plusieurs machines. Si une machine tombe en panne une autre prendra la relĂšve.âą Fournir un puissant mĂ©dia de communication: e-mail, VC âŠ..âą Faciliter la vente directe via lâInternet.
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Quâapportent les rĂ©seaux ?
Usage des réseaux : (apports aux individus)⹠AccÚs facile et rapide à des informations distantes: Informations de type financier: Paiement de factures, consultation de solde, etc.
Recherche dâinformations de tout genre : sciences, arts, cuisine, sports, etc.;
AccĂšs Ă des journaux et bibliothĂšques numĂ©riques: News âŠâą Communication entre les individus : VidĂ©oconfĂ©rence, courrier
électronique, groupes thématiques (newsgroups), clavardage (chat), communication poste-à -poste (peer-to-peer), téléphonie
et radio via Internet, etc.⹠Divertissements et jeux interactifs : vidéo à la carte et toutes
sortes de jeux (jeux dâĂ©chec, de combats, etc.)âą Commerce Ă©lectronique (e-commerce) : transactions
financiĂšres, achats en ligne Ă partir de son domicile.
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MĂ©dia
Les médias sont les informations échangées par des partenaires qui communiquent
Trois types de média
â La voix
â La vidĂ©o
â Le texte
Chaque média possÚde des caractéristiques spécifiques vis-à -vis du réseau
Ne pas confondre média avec medium de transmission qui est un autre nom du canal de transmission
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Session
Il existe une session entre deux points dâextrĂ©mitĂ© si :
â un ou plusieurs flux de mĂ©dia sont Ă©tablis entre ces deux points.
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Connexion
Câest lâallocation de ressources prĂ©alablement Ă lâĂ©change de mĂ©dia
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Service, Instance, Communication
Un service est :
â un ensemble de fonctions mis Ă disposition dâutilisateurs
Instance :
â une exĂ©cution unitaire dâun service pour des participants particuliers
Dans les tĂ©lĂ©coms un service permet Ă des partenaires distants dâĂ©changer des mĂ©dias
Une instance dâun service tĂ©lĂ©com est une âcommunicationâ
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Contexte
Une instance peut ĂȘtre caractĂ©risĂ©e par une page mĂ©moire contenant lâidentification de lâĂ©tat courant dâexĂ©cution et dâautres donnĂ©es de lâinstance de service.
Cette page mémoire est dite Contexte
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Les catĂ©gories de rĂ©seau1. Selon lâĂ©tendue
PAN LAN MAN WAN
2. Selon le mode de connexion Connecté Non connecté
3. Selon la nature du transfert Circuit Message Paquet
4. Les types de techniques de transmission Diffusion totale Diffusion sĂ©lective Ămission point Ă point
Classification des réseaux
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Selon lâĂ©tendue
PAN : Personal Area Network
âą RĂ©seau de client Ă faible portĂ©e (10m) avec des dĂ©bits allant de quelques Kbps Ă des Gbps : Wi-Fi. Regroupe des Ă©quipements domestiques interconnectĂ©s, au sein dâun mĂȘme foyer
LAN : Local Area Network
âą RĂ©seau dont lâĂ©tendue est limitĂ©e Ă une circonscription gĂ©ographique rĂ©duite (bĂątiment,..). Les LANs sont destinĂ©s en gĂ©nĂ©ral au partage des ressources Hard et Soft Ă un dĂ©bit allant de 10 Ă 100 Mbps (Gbps) : Ethernet
MAN : Metropolitan Area Network
âą RĂ©seau dont lâĂ©tendue est dâune centaine de km. Ils sont utilisĂ©s pour fĂ©dĂ©rer les rĂ©seaux locaux ou assurer la desserte informatique de circonscriptions gĂ©ographiques importantes (campus). Les dĂ©bits sont de lâordre de 100 Mbps(Gbps) : GigaEthernet
WAN : Wide Area Network
âą Transporter lâinformation Ă lâĂ©chelle du pays avec un dĂ©bit allant de quelques Kbps Ă des dizaines Mbps par clients. Pour ce faire, le WAN utilise des infrastructures Filaires, sans fils, satellite ou marines : MPLS, ATM, RNIS, SDH, PDH, RTC, X.25âŠ
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pipe
lines
Bus
Distance
DĂ©b
it
1cm10cm
1m 10m 100m 1km 10km 100km
Canaux E/S
RĂ©seaux LocauxLAN RĂ©seaux MĂ©tropolitains
MAN
1Kbps
1Mbps
1Gbps
1Tbps
La taxonomie des réseaux
RĂ©seaux Ă©tendusWAN
RéseauxPrivésPAN
PAN : Personal Area NetworkLAN : Local Area NetworkMAN : Metropolitan Area NetworkWAN : Wide Area Network
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Les catĂ©gories de rĂ©seau1. Selon lâĂ©tendue
PAN LAN MAN WAN
2. Selon le mode de connexion Connecté Non connecté
3. Selon la nature du transfert Circuit Message Paquet
Les types de techniques de transmission Diffusion totale Diffusion sĂ©lective Ămission point Ă point
Classification des réseaux
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Selon le mode de connexion
DĂ©finit par la norme ISO 7498
Le mode de connexion dĂ©finit le (ou les) processus utilisĂ© par deux entitĂ©s dâextrĂ©mitĂ© avant/aprĂšs la phase dâĂ©change dâinformations applicatives
Une communication entre des terminaux connectés sur un réseau peut se faire fondamentalement de 2 maniÚres :
â Avec (= orientĂ© connexion) âConnection Oriented â = CO
â Sans connexion : âConnection-lessâ = CL .
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Le mode connecté
Câest un mode durant lequel, le transfert dâinfo est obligatoirement prĂ©cĂ©dĂ© dâune phase de nĂ©gociation
â Etablissement dâun contexte applicatif
Le mode connecté est un mode contextuel
â Ex :
âą Accord sur la vitesse de transfert
âą Accord sur les adresses de transfert
⹠Accord sur la qualité de service
â TCP, ATM, RSVP, RTC, RNIS, X.25
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Diagramme de flux du mode connecté
RequĂȘte de connexionDemande de connexion
Connexion acceptéeConnexion établie
Donnée
DonnéeDonnée
Donnée
Donnée
DonnéeDonnée
Donnée
RequĂȘte de dĂ©connexionDemande de dĂ©connexion
Déconnexion acceptéeConnexion fermée
Etablissement du contexte
Libération du contexte
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Diagramme de flux du mode non connecté
Donnée
DonnéeDonnée
Donnée
Donnée
DonnéeDonnée
Donnée
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Comparaisons entre...
CONNECTĂ
C.O.N.S. (Connection Oriented Network Services)
CIRCUIT (Virtuel)
- Etablissement dâune connexion
- Paquet de communication sans adresse
- Libération de la connexion en fin de session
- Réception de paquets séquencés
- Présence destinataire obligatoire
- Diffusion difficile
Norme ISO 8205 pour X.25 (paquets)
NON CONNECTĂ
C.L.N.S. (Connection Less Network Services)
DATAGRAMME
- Pas de connexion
- Adresses dans chaque datagramme
- Pas de procédure de libération
- Datagrammes non séquencés à réception
- Présence destinataire non nécessaire
- Diffusion aisée
Norme ISO 8473 pour I.P. (Internet Protocol)
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Les catĂ©gories de rĂ©seau1. Selon lâĂ©tendue
PAN LAN MAN WAN
2. Selon le mode de connexion Connecté Non connecté
3. Selon la nature du transfert Circuit Message Paquet
Les types de techniques de transmission Diffusion totale Diffusion sĂ©lective Ămission point Ă point
Classification des réseaux
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La nature du transfert
La commutation
â Circuit
â Message
â Paquet
â Trames : technologie Frame Ralay
â Cellules : technologie ATM
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RĂ©seaux Ă commutation de circuits
Câest la plus ancienne des techniques
PrĂ©alablement au transfert, mise en place dâun circuit : physique et matĂ©rialisĂ© entre les deux communicants
Ce circuit est dédié aux deux correspondants
â Le circuit est actif jusquâĂ ce que un des correspondants raccroche
â Le circuit reste inutilisĂ© dans le cas oĂč il y a pas de donnĂ©es Ă©changĂ©es entre les deux correspondants
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Commutation de circuit
Circuit
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Commutation de circuits
La commutation de circuit est un type de commutation dans lequel un circuit joignant deux interlocuteurs est Ă©tabli Ă leur demande par la mise bout Ă bout de circuits partiels.
Le circuit est désassemblé à la fin de la transmission.
Il faut nécessairement une signalisation.
La signalisation correspond Ă un passage de commandes, comme celles nĂ©cessaires Ă la mise en place dâun circuit Ă la demande dâun utilisateur.
La signalisation spĂ©cifie les Ă©lĂ©ments Ă mettre en Ćuvre dans un rĂ©seau de façon Ă assurer lâouverture, la fermeture et le maintien des circuits.
Le circuit est en général assez mal utilisé.
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Comment fonctionne la commutation de circuits ?
Dans la commutation de circuits, un circuit (fréquentiel ou temporel) est établi entre l'émetteur et le récepteur.
Ce mode se caractérise essentiellement par la réservation des ressources de communication: on parle de réservation de BandePassante.
Le service offert est orientĂ© Connexion oĂč on distingue trois Ă©tapes:
â Ătablissement de la connexion;
â Transfert de l'information;
â LibĂ©ration de la connexion;
L'inconvénient majeur est le gaspillage possible de la Bande Passante. En effet, Réserver n'est pas Utiliser.
Les applications classiques de ce type de réseau sont celles à contraintetemporelle (délai de traversée constant) telles que le service téléphoniqueet toutes les applications "streaming".
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Commutation de messages
Un message est une suite dâinformations formant logiquement un tout pour lâexpĂ©diteur et le destinataire.
â Un fichier complet
â Une ligne tapĂ©e sur un terminal
â Un secteur de disque
Un rĂ©seau Ă commutation de message fait appel Ă des nĆuds de commutation.
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Commutation de messages
Dans ce type de commutation, aucune réservation de lien "physique" n'est effectuée.
Lorsqu'un message est reçu Ă un nĆud et procĂšde Ă la technique de type Store-and-forward :
1. stocké,
2. vérifié pour les erreurs
3. et puis retransmis,
Le message ne peut ĂȘtre relayĂ© vers le prochain commutateur tant quâil nâest pas complĂštement et correctement reçu par le nĆud prĂ©cĂ©dent.
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Le premier systÚme à CM : le systÚme télégraphique
1. Le message est imprimé sur un ruban de papier au centre local (bureau de poste)
2. LâopĂ©ratrice arrache le ruban, vĂ©rifie le message et le transmet au centre suivant
3. Ainsi de suite jusquâau destinataire
Le systÚme télégraphique est dit systÚme arracheur de ruban
Commutation de messages
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Limitations de la Commutation de messages
Un long message (par exemple un long fichier) peut monopoliser une ligne lors de sa transmission.
Puisque les messages peuvent ĂȘtre trĂšs longs, il y aura nĂ©cessitĂ© de stockage.
â Il faut prĂ©voir un espace disque assez grand pour accommoder tous les messages qu'on doit stocker Ă un nĆud.
â Comme la capacitĂ© des mĂ©moires intermĂ©diaires est limitĂ©e : il faut introduire un contrĂŽle sur le flux pour Ă©viter le dĂ©bordement.
Problématique de transfert sans erreurs de trÚs longs messages
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Comment fonctionne la commutation de messages ?
Dans la Commutation de Messages, il n'y a pas de réservation de ressources. Ainsi, les messages qui arrivent dans le noeud de commutation sont traités selon l'ordre d'arrivée: file FIFO (First In First Out).
S'il y a trop de trafic, il y a attente dans la file. Donc le temps de traversée du réseau n'est pas constant et dépend des temps d'attente qui est fonction du trafic.
La technique utilisée est le Store & Forward. Si on rajoute au traitement de routage, le traitement d'erreurs et d'autres traitements pour assurer un service fiable de transmission, le temps d'attente augmente.
L'avantage de cette technique est une meilleure utilisation des ressources puisqu'il n'y a pas de réservation.
Ce mode de commutation est adaptée à un trafic sporadique et non continu n'ayant pas de contrainte de temps telles que les applicationsinformatiques classiques (ex. transfert de fichiers).
L'inconvénient est le temps d'attente.
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Commutation de paquets
Semblable à la commutation de messages excepté que les messages sont découpés en paquets de taille limitée.
Les paquets sont envoyés indépendamment les uns des autres
Les liaisons intermĂ©diaires les prennent en compte pour les Ă©mettre au fur et Ă mesure de leur arrivĂ©e dans le nĆud
Les paquets de plusieurs messages peuvent donc ĂȘtre multiplexĂ©s temporellement sur une mĂȘme liaison
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Commutation de paquets
Paquets en attente de transmission
Centre de commutation
Ordinateur
Ordinateur
NĆud de
Commutation
Message P
Message Q
Message R
Q3 R2 P3 Q2 R1 P2 Q1 P1
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Commutation de paquets
Le rĂŽle des nĆuds de commutation est lâaiguillage des paquets vers la bonne porte de sortie
Les liaisons inter-nĆuds ne sont pas affectĂ©es explicitement Ă une paire source-destination comme pour la CC
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Comment fonctionne la commutation de paquets ?
La commutation de messages peut ĂȘtre amĂ©liorĂ© en dĂ©coupant le message en unitĂ©s de donnĂ©es en paquets(taille variable mais ayant un maximum).
En effet, la mĂȘme technique (Store & Forward) est utilisĂ©e avec deux avantages:â Effet "pipe line": on peut commencer Ă transmettre un paquet
pendant qu'on reçoit un autre paquet du mĂȘme message;
â Temps d'Ă©mission plus rĂ©duit: la taille du paquet Ă©tant limitĂ©e, une meilleure gestion de la file d'attente et un meilleur multiplexage des donnĂ©es est effectuĂ©.
Le problÚme à résoudre est le réassemblage du message avant de le donner à la couche supérieure.
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Commutation de paquets
Ce type de commutation diminue le temps de transmission car les paquets sont de taille raisonnable.
Le coût de communication dans les réseaux utilisant ce type de commutation est en fonction de la taille des paquets.
Ce type de commutation nécessite des tampons pour stocker les paquets avant de les transmettre sur des lignes.
Par rapport Ă la C.M, la CP est plus efficace surtout pour au niveau de la reprise sur erreurs
La complexitĂ© surgit lors du processus de rĂ©assemblage de paquets, du mĂȘme message, ayant empreintĂ©s des chemins diffĂ©rents
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Commutation CC et CP
Commutation de Circuits= mobilisation de la bande passante
Commutation de Paquets= partage de la bande passante
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La commutation : SynthĂšse
Permet de recevoir de lâinformation dâun utilisateur quelconque parmi N et de laredistribuer a un autre utilisateur quelconque
CIRCUITS
Ătablissement dâune liaison durant toute la durĂ©e de la communication enfin.
MESSAGE
RĂ©ception, stockage, retransmission de nĆud Ă nĆud de volumesflux importants de donnĂ©es.
PAQUET
Message de taille réduite, à longueur maximale définie.
Différences :
Optimisation de lâutilisation des ressources
Conversions au niveau de chaque nĆud de commutation (vitesse, codage,âŠ)
Transparence vis-Ă -vis de lâinformation (contrĂŽle de flux, la vitesse, le codage,..)
Analogie entre la route et la voie ferrée 42
Les catĂ©gories de rĂ©seau1. Selon lâĂ©tendue
PAN LAN MAN WAN
2. Selon le mode de connexion Connecté Non connecté
3. Selon la nature du transfert Circuit Message Paquet
Les types de techniques de transmission Diffusion totale Diffusion sĂ©lective Ămission point Ă point
Classification des réseaux
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DĂ©finition
Spectrum des Paradigmes
Unicast Broadcast
Multicast
Envoie Ă un seul
Envoie Ă tout le monde
Envoie Ă quelques uns
Point Ă Point Point Ă Multi-Point Point Ă Multi-Point
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Broadcast Action dâĂ©mettre un message vers lâensemble des machines
du réseau.
Utilisation du meme canal de communication par toutes les machines
Utilisation dâune adresse spĂ©cialeâą Analogie : Affichage destinĂ© Ă tous les Ă©tudiants de lâEISTI
Unicast Broadcast
Multicast
Envoie Ă un seul
Envoie Ă tout le monde
Envoie Ă quelques uns
Point Ă Point Point Ă Multi-Point Point Ă Multi-Point
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Multicast Action dâĂ©mettre un message vers un sous-ensemble restreint
de machines du réseau.
Utilisation dâune adresse spĂ©ciale pour la diffusion
Notion de groupe de diffusion⹠Analogie : Affichage destiné aux étudiants de la premiÚre année
Unicast Broadcast
Multicast
Envoie Ă un seul
Envoie Ă tout le monde
Envoie Ă quelques uns
Point Ă Point Point Ă Multi-Point Point Ă Multi-Point
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Unicast
Action dâĂ©mettre un message vers une machine destinataire
Utilisation dâun canal de communication par connexion point Ă pointâą Analogie : Affichage destinĂ© Ă lâĂ©tudiant X
Unicast Broadcast
Multicast
Envoie Ă un seul
Envoie Ă tout le monde
Envoie Ă quelques uns
Point Ă Point Point Ă Multi-Point Point Ă Multi-Point
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Les architectures protocolaires
Le besoin pour la transmission de données
â Le dĂ©veloppement des puissances de calcul
â Le dĂ©veloppement et la multiplicitĂ© de solutions rĂ©seaux
⹠Diverses et hétérogÚnes
Le besoin de définir une architecture protocolaire réseau
â ModĂšle complet de communication
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Les architectures constructeurs
Les architectures constructeurs sont nées dans les années 70
â Ces architectures ont en commun une structuration en couches
â Ces architectures diffĂšrent aux niveaux des approches fonctionnelles
Une architecture physique
â sâapplique Ă un rĂ©seau spĂ©cifique
â Formalise les concepts fondamentaux qui ont conduit Ă un choix plutĂŽt quâun autre
Exemple :
â SNA dâIBM en 1975
â DSA de Bull en 1979
â DNA de DEC
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ModÚle de référence
La normalisation succĂšde Ă un Ă©tat de fait
Lâinterconnexion des Ă©quipements hĂ©tĂ©rogĂšnes Ă©tait devenue complexe
â Par la diversitĂ© des approches
â Par la diversitĂ© des fonctionnalitĂ©s
â Par la diversitĂ© des problĂšmes Ă rĂ©soudre
Les architectures sont incompatibles entre elles et ne permettent pas lâinteropĂ©rabilitĂ© des systĂšmes
â NĂ©cessitĂ© de dĂ©finir une architecture de communication normalisĂ©e
1. Assurer lâaccĂšs Ă des ressources Ă travers un ou plusieurs infrastructures rĂ©seaux
2. Procurer un service identique que les ressources soient locales ou distantes
Transparence Ă lâutilisateur50
Architecture et transparence
RequĂȘtes
RĂ©ponses
Transparence
La transparence : défis
â Techniques de connexion compatibles : raccordement, niveau Ă©lectrique,.
â Protocoles dâĂ©changes identiques
â SĂ©mantique de lâinformation comprĂ©hensible par les deux partenaires
La transparence : mise en oeuvre
â ProblĂšmes dâorigines diverses
âą RĂ©duire la complexitĂ© par le dĂ©coupage en entitĂ©s fonctionnelles âcouchesâ
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Architecture et transparence
En informatique, pour rĂ©gler des problĂšmes, il faut programmerâ La programmation peut ĂȘtre anarchique ou, mieux, structurĂ©e.
â Il en est de mĂȘme pour lâorganisation des communications
Pour les communications, structurer nâest pas suffisant :â Il faut structurer
â Il faut que les machines communicantes structurent de la mĂȘme façon
â DâoĂč la nĂ©cessitĂ© dâune normalisation de la façon de rĂ©gler les diffĂ©rents problĂšmes
â Naissance du concept de couche
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Architecture et transparence
Une couche est un ensemble homogĂšne destinĂ©â Ă accomplir une tache
â ou Ă rendre un service
Lâapproche en couches garantit une Ă©volutivitĂ© facile du systĂšme âIngĂ©nierie Modulaireââ la prise en compte dâune nouvelle technologie ne remet en cause
que la couche concernée
Les constructeurs ont opté pour un modÚle de référence structuré en couche
Le modĂšle a Ă©tĂ© standardisĂ© par lâISO sous lâacronyme OSI
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MODELE CONCEPTUEL
â 7 Couches
â Protocoles
â Services
Open InterconnexionSystems de SystĂšmes
Interconnection Ouverts
Le modĂšle OSI de lâISO
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Le modĂšle OSI
Signifie Open System Interconnect (norme OSI 7498, publié en 1981)
DĂ©fini par lâISO : International Standard Organisation
But : Définir les fonctions de la communication et les hiérarchiser en couches logicielles
Pas de produit mais des spécifications et normes
Exemple de normes
â ISO 8208 (X25 L3), ISO 7776 (X25 L2), ISO 8802 (V24)
â ISO 8326 (session), ISO 7478 (modĂšle de rĂ©fĂ©rence)
SĂ©vĂšrement concurrencĂ© par le monde de lâInternet (Cf RFCâs)
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« Composant Matériel ou Logiciel dont la description
Fonctionnelle et Technique de lâinterface avec son
environnement externe est définie par des normes ou des
standards publics et indĂ©pendant dâun seul fournisseur »
Forum EuropĂ©en des SystĂšmes dâInformation Ouverts
Attention aux implĂ©mentations propriĂ©taires dâune norme ouverte !
SystĂšmes Ouverts : DĂ©finition
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La spécification est
â Publique et gratuite
â DĂ©veloppements multi-fournisseurs
â Non modifiable par un seul
â ImplĂ©mentations multiples
â Disponible et supportĂ©e
Et a été validée par
â Tests de conformitĂ©
â Tests dâinteropĂ©rabilitĂ©
SystĂšmes Ouverts : CritĂšres
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Logiciels de réseaux
Réseau : matériels + logiciels.
Logiciel : on a besoin dâimplanter un grand nombre de fonctions (dĂ©tection et correction dâerreurs, contrĂŽle de flux, routage, etc.) pour pouvoir communiquer convenablement.
ProblĂšme : les fonctions Ă implanter sont nombreuses et complexes.
Quoi faire?: regrouper les fonctions en modules (diviser pour régner) réduire un problÚme complexe en plusieurs petits problÚmes.
Comment faire le découpage?: utiliser les techniques de génie logiciel (couplage, modularité, encapsulation, etc.).
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OSI : le modÚle de référence
Découpage en couches; les principes ayant conduit à ce découpage:
Une couche dĂ©finit un niveau dâabstraction,
Chaque couche exerce une fonction bien définie,
Les fonctions de chaque couche impliquent la définition de protocoles normalisés,
Le choix des frontiĂšres entre couches doit minimiser le flux dâinformations aux interfaces,
Le nombre de couches doit permettre dâĂ©viter la cohabitation de fonctions trĂšs diverses au sein dâune mĂȘme couche.
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ModÚle OSI : Logiciels de réseaux
Une couche = un niveau dâabstraction
Une couche n utilise les services de la couche n-1 et ses propres moyens pour offrir des services plus appropriés à la couche n+1.
Relation entre les couches n et n-1
n : utilisateur des services.
n-1 : fournisseur des services.
Nombre/nom/fonction des couches varie selon le réseau.
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Encapsulation OSI
Dans un modĂšle Ă N couches
Pour communiquer lâapplication cliente remet Ă la couche supĂ©rieure (N)
â des donnĂ©es Ă destination de lâapplication serveur
â des instructions dĂ©finissant le niveau de service souhaitĂ©
La couche N interprÚte les instructions et fabrique, à destination de la couche N distante, une structure de données :
â Des informations nĂ©cessaires Ă la couche N distante : en-tĂȘte niveau N (header) en plus des donnĂ©es applicatifs
â Des instructions destinĂ©es Ă la couche N-1
N-1 procĂšde de mĂȘme
Enfin les données sont émises vers le réseau
En rĂ©ception chaque couche i extrait lâen-tĂȘte Hi, lâinterprĂšte et remet les donnĂ©es Ă la couche i+1
Les couches procĂšde de mĂȘme jusquâĂ remise des donnĂ©es Ă lâapplication distante
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Encapsulation OSI
Transparence
Client
Serveur
H 3
Couche 3
DonnéesI 3
H 3
Couche 2
DonnéesI 2 H 2
H 3
Couche 1
DonnéesH 1 H 2
H 3
H 2
H 1
H 3
Couche 3
Données
H 3
Couche 2
DonnéesH 2
H 3
Couche 1
DonnéesH 1 H 2
Données H 3H 1 H 2
DonnéesInstructions
Application clienteApplication Serveur
Données
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Analogie : Service courrier
1. Le cadre dicte le contenu du courrier Ă envoyer Ă son assistant (e)
2. Lâassistant (e) dactylographie une lettre avec les conventions du courrier commercial
3. La lettre comporte des références la situant dans la relation inter entreprise
4. Le service courrier de lâentreprise choisit le mode dâacheminement et prĂ©pare lâexpĂ©dition
5. La poste se charge dâacheminer la lettre Ă sa destination
6. Les lettres sont regroupées en sacs selon leurs destinations
7. DiffĂ©rents moyens de transport peuvent ĂȘtre utilisĂ©s pour lâacheminement des sacs postaux
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Terminologie OSI : protocole et service
Communiquer pouvoir interprĂ©ter lâinformation Ă©changĂ©e parler le
mĂȘme langage.
Langage = syntaxe + sémantique
Pouvoir envoyer et recevoir des bits sur un réseau ne suffit pas pour
communiquer convenablement.
Les messages envoyĂ©s doivent ĂȘtre interprĂ©tĂ©s correctement par le
récepteur.
Si les 8 premiers dâun message contiennent lâadresse source et celui
qui le reçoit considÚre les 8 derniers bits comme adresse source il y
aura un problĂšmeâŠ!!!
Donc pour pouvoir communiquer convenablement, les interlocuteurs
doivent sâentendre sur les syntaxes et les sĂ©mantiques des messages
échangés on a besoin de PROTOCOLES.
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Terminologie OSI : protocole et service
LâĂ©change OSI se base sur :
â Un dialogue vertical :
âą transfert dâinformations dâune couche N Ă une autre (couches adjacentes) de niveau N-1 (ou N+1)
âą Dialogue local Ă travers des Primitives de service
â La primitive permet Ă une couche N+1 de demander le service de la couche N
â Un dialogue horizontal :
âą Ăchange de messages entre une couches N et une couche N distante Ă travers le rĂ©seau (couches homologues)
âą Dialogue distant Ă travers un Protocole de niveau N
â Les unitĂ©s de donnĂ©es de la couche N+1 sont encapsulĂ©es dans le protocole de niveau N
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65
Terminologie OSI : protocole et service
H 3
Couche 3
DonnéesI 3
H 3
Couche 2
DonnéesI 2 H 2
H 3
Couche 1
DonnéesH 1 H 2
H 3
H 2
H 1
H 3
Couche 3
Données
H 3
Couche 2
DonnéesH 2
H 3
Couche 1
DonnéesH 1 H 2
Données H 3H 1 H 2
DonnéesInstructions
Application cliente Application Serveur
Données
Protocole N-1
Protocole N
Protocole N+1
Primitives
Prim
itive
s
66
Terminologie OSI : primitives de service
Un service est formellement défini par un ensemble de primitives (opérations)
Ces primitives sont utilisĂ©es par un utilisateur ou dâautres entitĂ©s pour accĂ©der Ă des services
â Les primitives
⹠ordonne au service de réaliser telle action
âą ou de rendre compte Ă la suite dâune mesure prise par lâentitĂ© homologue
67
Primitives de service OSI
Les primitives sont catégorisées en quatre grandes classes1. Request : une entité sollicite un service (ex. connect.request)
â Ă l'initiative de (N), provoque une action (N-1)
2. Indication : une entitĂ© est informĂ©e dâun Ă©vĂ©nement (ex. connect.indication)
â (N-1) provoque une action dans (N)
3. Response : une entité répond à un événement (ex. connect.response)
â (N) rend compte Ă (N-1) du rĂ©sultat de l'indication
4. Confirm : une entité a bien reçu la réponse à la demande (ex. connect.confirm)
â (N-1) rend compte Ă (N) du rĂ©sultat de la requĂȘte
Chaque primitive possĂšde des paramĂštres
Nommage : X-xxxxxx-type
â X : lettre de couche
â xxxxxx : Ă©lĂ©ment de service
â type : type de requĂȘteâą exemple : T-CONNECT-req : requĂȘte de connexion de la couche Transport faite
par la couche Session
68
Primitives
RequĂȘte : une entitĂ© sollicite un service pour rĂ©aliser une activitĂ©
Indication : une entitĂ© est informĂ©e quâun Ă©vĂ©nement est arrivĂ©
Réponse : une entité répond à un événement
Confirmation : une entité est informée de sa demande de service.
Couche NSystĂšme A
Couche NSystĂšme B
Demande
IndicationUtilisateurdu serviceRĂ©ponse
Utilisateurdu service
Confirmation
Couches N-1, .. 1(A et B) + réseau
Fournisseurdu service
(A et B)
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Exemple de service : téléphone
couche N
couche N-1
couche N
couche N-1VOUS
Interlocuteur
1. CONNECT.request : vous composez le No de tél. de votre Interlocuteur2. CONNECT.indication : le téléphone sonne chez elle/lui
3. CONNECT.response : elle/il décroche le combiné
4. CONNECT.confirm : vous entendez lâarrĂȘt de la sonnerie
5. DATA.request : vous lâinvitez pour le goĂ»ter
6. DATA.indication : elle/il entend votre invitation
7. DATA.request : elle/il dit quâelle/il est ravi (e)
8. DATA.indication : vous entendez son acceptation
9. DISCONNECT.request : vous raccrochez
10. DISCONNECT.indication : elle/il lâentend et raccroche Ă©galement.
70
Terminologie OSI : protocoles et services
Service et protocole : Deux concepts distincts
Le service
â dĂ©finit les opĂ©rations quâune couche est prĂȘte Ă effectuer pour le compte de ses utilisateurs par le biais des primitives
â se rapporte Ă une interface entre deux couches
⹠La couche inférieure est le fournisseur
âą La couche supĂ©rieure est lâutilisateur
71
Terminologie OSI : protocoles et services
Le protocole
â Un ensemble de rĂšgles sâappliquant au format et Ă la signification des PDUs Ă©changĂ©es entre entitĂ©s paires
⹠décrivant la syntaxe et la sémantique des messages échangés et la façon dont la transmission se déroule
â Les entitĂ©s utilisent les protocoles pour implĂ©menter leurs significations de service
Syntaxe
âą Les diffĂ©rents champs quâon trouve dans chaque message
⹠Le nombre de bits occupé par chaque champ.
SĂ©mantique : la signification de chaque champ.
Protocole =
âą Format des messages
â Taille variable
â Longueur fixe
âą RĂšgles d'Ă©change
â Mode de communication
â AccĂšs concurrent (multipoint) 72
Terminologie OSI : protocole et service
Peu importe Ă la couche N+1 de savoir comment le service lui est rendu par la couche N
Pour la couche N, Les niveaux adjacents sont des boites noires : â Ă©volutivitĂ© facile du systĂšme
â SystĂšme non propriĂ©taire
Peu importe Ă la couche N+1 de savoir comment le service lui est rendu par la couche N
Pour la couche N, Les niveaux adjacents sont des boites noires : â Ă©volutivitĂ© facile du systĂšme
â SystĂšme non propriĂ©taire
H 3
Couche 3
DonnéesI 3
H 3
Couche 2
DonnéesI 2 H 2
H 3
Couche 1
DonnéesH 1 H 2
H 3
H 2
H 1
H 3
Couche 3
Données
H 3
Couche 2
DonnéesH 2
H 3
Couche 1
DonnéesH 1 H 2
Données H 3H 1 H 2
DonnéesInstructions
Application cliente Application Serveur
Données
Protocole N-1
Protocole N
Protocole N+1
Primitives
Prim
itive
s
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Communications : Virtuelle et Effective
Il est important de comprendre la différence entre :
1. Communication virtuelle et
Les processus pairs de la couche N conçoivent leur communication de façon horizontale grùce au protocole de la couche N.
2. Communication effective
La communication effective se fait avec et vers les couches infĂ©rieures par lâinterface.
74
Terminologie OSI : Service et encapsulation
N+1 Données
Couche N+1
Unité de donnéesde la couche N+1
N+1 Données
Couche N
N
N+1 Données
Couche N-1
NN-1
Service N-1
Service N
Utilise
Utilise
Fournit
Fournit
N+1 DonnéesN
Unité de donnéesde niveau N
Protocole de niveau N
Le dialogue OSI est un dialogue entre entitĂ©s homologues distantes. Lâidentification des services se fait Ă travers le SAP Le dialogue OSI est un dialogue entre entitĂ©s homologues distantes. Lâidentification des services se fait Ă travers le SAP
75
Terminologie OSI : Unités de données
Unité de données du service, transférable à travers le S.A.P. et contenant :
â les donnĂ©es
â et paramĂštres des primitives
Les donnĂ©es manipulĂ©es par une couche et envoyĂ©es Ă lâentitĂ© homologue constituent une unitĂ© de donnĂ©es (data Unit)
La couche N+1, qui utilise les services de la Couche N, adresse à la Couche N, des unités de données de services notées (N)SDU : Service Data Unit
Pour la couche N, les données entrantes sont considérées comme utilisatrices du service (N)
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Terminologie OSI
P . D . U (N)
Protocol Data Unit
Couche N
S . D . U (N-1)
Service Data Unit
Couche N-1
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Terminologie OSI
Le protocole de niveau N véhicule un «Protocol Data Unit» ou PDU composé :
⹠du SDU «Service Data Unit» de la couche N+1,
âą dâun «Protocol Control Information» PCI permettant Ă la couche N de gĂ©rer ses donnĂ©es (exemple : longueur du SDU),
Les protocoles et les formats de PDU associés sont définis par la normalisation
78
Encapsulation Ă lâinterface
Entre chaque paire de couches adjacentes, on trouve une interface.
Lâinterface dĂ©finit les opĂ©rations Ă©lĂ©mentaires et les services que la couche infĂ©rieur offre Ă la couche supĂ©rieure.
Lors de la conception du modĂšle dâinterconnexion, lâune des taches les plus importantes pour les concepteurs est la spĂ©cifications dâinterfaces claires :
â Chaque couche rĂ©alise un ensemble de fonctions bien dĂ©finies
â Les interfaces bien conçues facilitent les changements dâimplĂ©mentation dans une couche
La couche N ajoute donc des infos pour assurer Ă sa PDU (N) le passage Ă travers lâinterface N/N-1 (assurer lâaccĂšs au service demandĂ© )
Naissance de lâunitĂ© IDU (Information Data Unit)
79
Terminologie OSI : Unités de données
La couche N ajoute aux données reçues (SDU) des informations de service nécessaires aux couches basses pour :
â traiter correctement les donnĂ©es
â et les livrer correctement Ă la couche N+1 distante
Lors de lâinvocation dâun service de niveau N, le niveau N+1 fournit un ensemble dâinformations nĂ©cessaires au traitement correct de lâunitĂ© de donnĂ©es
1. Les infos de protocoles constituent les (N)PCI (Protocol Control Information) ex :
âą Lâadressage
⹠Le niveau de priorité demandé
2. Infos Ă usage exclusif par la couche N qui prĂ©cise le traitement local des donnĂ©es Ă travers lâinterface sĂ©parant la couche N et la couche N-1 ICI (Interface Control information).
â Les ICI sont annexĂ©es Ă la SDU pour former la IDU (Interface Data Unit)80
Terminologie OSI : Unités de données
Les données sont acheminées via une connexion de niveau N-1
La couche N distante :
â extrait les infos de contrĂŽle (N)PCI
â interprĂšte (N)PCI
â DĂ©livre les donnĂ©es (N)SDU Ă la couche N+1
⹠Ces données deviennent alors la (N+1)PDU
Chaque couche ajoute (ou extrait) un en-tĂȘte, spĂ©cifique au protocole utilisĂ© permettant de traiter au niveau distant les donnĂ©es :
â Identifiant de la connexion
â Lâadresse de destination
â Les compteurs de contrĂŽle de lâĂ©change
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Le contrĂŽle de lâinterface
(N+1) SDU(N+1) PCI
(N+1) PDU
(N+1) ICI
Niveau N+1
Niveau N
(N+1) PDU(N+1) ICI
(N+1) IDU, Interface data Unit
(N+1) ICIExtraction des informations nécessaires
au service invoqué
(N+1) ICIExtraction des informations nécessaires
au service invoquéTraitement des
InstructionsTraitement des
Instructions(N) ICI
Insertion des informations nécessaires au service invoqué
(N) ICIInsertion des informations nécessaires
au service invoqué (N) PDU à transmettre
(N) SDU
(N) PCI (N) SDU
(N) PDU(N) ICI
(N) IDU, Interface data Unit
Niveau N-1
DonnéesInstructions
Application cliente
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COUCHE :
PROTOCOLE :
SERVICE :
INTERFACE :
COUCHE :
PROTOCOLE :
SERVICE :
INTERFACE :
Ensemble des moyens permettant Ă deux entitĂ©scommunicantes symĂ©triques de mĂȘme niveaudâĂ©changer des unitĂ©s de donnĂ©es
RĂšglement des Ă©changes entre entitĂ©s symĂ©triqueset correspondantes situĂ©es dans une mĂȘme couche
Ensemble des facilitĂ©s offertes par une couche Ă celle immĂ©diatement supĂ©rieure La prestation dâunservice est faite par une entitĂ©
Point de passage obligé entre deux couchesadjacentes
Ensemble des moyens permettant Ă deux entitĂ©scommunicantes symĂ©triques de mĂȘme niveaudâĂ©changer des unitĂ©s de donnĂ©es
RĂšglement des Ă©changes entre entitĂ©s symĂ©triqueset correspondantes situĂ©es dans une mĂȘme couche
Ensemble des facilitĂ©s offertes par une couche Ă celle immĂ©diatement supĂ©rieure La prestation dâunservice est faite par une entitĂ©
Point de passage obligé entre deux couchesadjacentes
Terminologie O.S.I.
83
IDU (Interface Data Unit) :
UnitĂ© de donnĂ©es dâinterface
ICI (Interface Control Information) :
Information de commande interface
PCI (Protocol Control Information) :
Information de contrĂŽle du protocole
SDU (Service Data Unit) :
Unité de Données du service
SAP (Service Access Point) :
Point dâaccĂšs du service
N-PDU (Protocol Data Unit) :
Unité de donnée du protocole
Terminologie OSI
84
OSI : Principe de conception des couches
La nĂ©cessitĂ© dâidentifier des fonctions Ă©lĂ©mentaires distinctes mais participant au processus de communication
â Ătude de la faisabilitĂ© dâun modĂšle de communication structurĂ© en couches
Contraintes de conception
1. Catégories de couches ?
2. Création des couches ?
3. Nombre de couches ?
4. Quel est le rĂŽle de chaque couche ?
Day et Zimmermann en 1983 : Ă©laboration du modĂšle OSI
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Le modĂšle OSI : description
Pour faire communiquer deux entités :1. Les relier par un lien physique (matériel ou immatériel)
2. ContrĂŽler quâune liaison peut ĂȘtre correctement Ă©tablie sur ce lien
3. Assurer le bon acheminement des donnĂ©es Ă travers lâinfrastructure
4. ContrĂŽler, avant de dĂ©livrer les donnĂ©es Ă lâapplication, que le transport est rĂ©alisĂ© correctement de bout en bout
5. Organiser le dialogue entre toutes les applications, en gĂ©rant des session dâĂ©change
6. Traduire les donnĂ©es selon une syntaxe de prĂ©sentation aux applications pour que celles-ci soient comprĂ©hensibles par les deux entitĂ©s dâapplication
7. Fournir Ă lâapplication utilisateur tous les mĂ©canismes nĂ©cessaires Ă masquer Ă celle-ci les contraintes de la transmission
86
Data Encapsulation et Interconnexion
Application Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
Network Layer
Data Link Layer
Physical Layer
Application Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
Network Layer
Data Link Layer
Physical Layer
Data
DataH
DataHH
Data
DataH
DataHH
Host ServeurSwitch Routeur
Protocole de bout en bout
Protocole de proche en proche
87
Les Communications par couches
Application Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
Network Layer
Data Link Layer
Physical Layer
Application Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
Network Layer
Data Link Layer
Physical Layer
Host A Host B
APDU
PPDU
SPDU
Segment
Packet
Trame
Bit
UnitĂ© dâĂ©change
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Couche Application
Couche de bout en bout : la couche la plus abstraite du modĂšle
Couche application : gĂšre les diffĂ©rentes utilisations possibles des autres couches et elle comprend un grand nombre dâĂ©lĂ©ments de services normalisĂ©s pouvant sâutiliser les uns les autres
Offre aux processus applicatifs le moyen dâaccĂ©der Ă lâenvironnement OSI
Fournit tous les services directement utilisables par lâapplication :
â Le transfert dâinformations
â Lâallocation des ressources
â LâintĂ©gritĂ© et la cohĂ©rence des donnĂ©es accĂ©dĂ©es
â La synchronisation des applications coopĂ©rantes
Ex. Telnet, WWW browser, SMTP, SNMP, FTAM,
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Couche présentation
Couche de bout en bout
Couche prĂ©sentation : reprĂ©sentation globale et unifiĂ©e de lâinformation, interprĂ©tation, cryptage, compression de donnĂ©es.
â GĂšre les problĂšmes de prĂ©sentation des donnĂ©es : syntaxe et forme
â DĂ©finit la façon dont les deux entitĂ©s communicantes peuvent se dĂ©crire mutuellement le type de donnĂ©es quâelles sâĂ©changent et lâencodage quâelles ont adoptĂ© pour reprĂ©senter cette donnĂ©e sous forme dâune chaĂźne de bits
Pour cela :
â nĂ©gociation dâune syntaxe de transfert commune ayant une identification unique
â Utilisation dâun langage de description de donnĂ©es permettant de dĂ©crire les donnĂ©es indĂ©pendamment de leur encodage
Ex. ASN.1, TIFF, GIF, JPEG, ASCII, MPEG, MIDI, HTML, BER, EBCDIC, QuickTime, G.723, H.261, XML
90
La couche présentation
Lâinformation transportĂ©e pratiquement entre deux entitĂ©s c'est :
â du texte,
â des nombres
â parfois des structures de donnĂ©es complexes :
âą de lâimage
⹠de la vidéo
âą de la voie
Les couches 1 à 5 transportent des octets bruts sans se préoccuper de leur signification.
Le rÎle de la couche présentation est donc de convertir entre données applicatives manipulées par les programmes en chaßnes d'octets effectivement transportées par le réseau.
91
La couche session
Couche de bout en bout
Couche session : ne gĂšre pas les problĂšmes de dĂ©placement dâinformations mais fournit les moyens nĂ©cessaires pour organiser et synchroniser les dialogues et les Ă©changes de donnĂ©es
Responsable des procédure d'établissement, de contrÎle et de libération des communications
â Synchronisation
â Dialogue : uni ou bidirectionnel, jeton,âŠ
â Points de reprise : Lors de l'existence d'une connexion de Session, les services de Session maintiennent l'Ă©tat du dialogue entre utilisateurs, mĂȘme en cas de perte de donnĂ©es par le service Transport.
92
La Couche physique
Couche de proche en proche Couche physique : fournit les moyens mĂ©caniques, Ă©lectriques, fonctionnels et procĂ©duraux nĂ©cessaires Ă lâactivation, le maintien et la dĂ©sactivation des connexions physiques destinĂ©es Ă la transmission de bits entre deux entitĂ©s de liaison de donnĂ©es
chargĂ©e de vĂ©hiculer les Ă©lĂ©ments binaires dâun bout Ă lâautre du support physique.
adapte le signal binaire aux supports
elle commence par coder (affecter un signal Ă©lectrique numĂ©rique Ă une suite dâinformations binaires
si nécessaire, procÚde à la modulation pour adapter la bande passante du signal à celle du support de transmission.
NRZ, NRZI, RJ45, V.24, V.35, EIA/TIA-232,âŠ
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La Couche physique
ĂlĂ©ments de la couche physique :
â Support physique
â Codeurs,
â Modulateurs,
â Multiplexeurs,
â Concentrateurs
La conception de la couche physique peut-ĂȘtre rĂ©ellement considĂ©rĂ©e comme
faisant partie du domaine de l'ingénieur électronicien.
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La couche 1
â peut uniquement dĂ©crire les trains binaires
â ne peut pas nommer ou identifier les ordinateurs
â ne peut pas choisir quel ordinateur transmettra ourecevra les donnĂ©es binaires.
Limites de la couche 1
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Objectifs couche 2
Les attributions de la couche "Liaison de Données"seront donc essentiellement de deux ordres :
â DĂ©cider des moments d'Ă©mission en respectant les rĂšgles en vigueur
baptisĂ©es "mĂ©thodes d'accĂšs« : gestion de lâaccĂšs aumĂ©dia
â SĂ©curiser les Ă©changes c'est-Ă -dire palier les Ă©ventuelles erreurs de
transmission physique : fiabilité du transfert
96
Couche de proche en proche
Utilise le service de la couche physique
Fournit les moyens fonctionnels et procĂ©duraux nĂ©cessaires Ă lâĂ©tablissement, le maintien et la libĂ©ration des connexions de liaison de donnĂ©es entre deux entitĂ©s du rĂ©seau
â DĂ©tecte et corrige si possible les erreurs dues au support de transmission
â Signale Ă la couche rĂ©seau les erreurs irrĂ©cupĂ©rables
â Supervise le fonctionnement de la transmission et dĂ©finit
âą la structure syntaxique des messages
âą La maniĂšre dâenchaĂźner les Ă©changes selon un protocole normalisĂ© ou non
â Ex. Frame Relay, HDLC, PPP, IEEE 802.3/802.2, FDDI, PPPoE, PPPoA,
La Couche liaison de données
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La Couche RĂ©seau
Couche de proche en proche
Couche rĂ©seaux : assure la mise de bout en bout de supports physiques (habillĂ©s par les couches 1 et 2) de façon Ă mettre en relation les correspondants nâayant pas de liaison directe entre eux.
â Elle assure essentiellement les fonctions :
âą dâadressage,
âą de routage,
âą de multiplexage,
âą de dĂ©tection et correction dâerreurs( non rĂ©glĂ©es par la couche 2)
âą et de contrĂŽle de flux
â La couche rĂ©seau doit permettre lâinterconnexion de rĂ©seaux hĂ©tĂ©rogĂšnes
â Ex. X25, IPv4, IPv6, IPX, Appletalk DDP
98
La couche transport
Couche de bout en bout
Couche transport : chargĂ©e de rĂ©gler dĂ©finitivement tous les problĂšmes relevant du dĂ©placement dâinformation et qui nâauraient pas Ă©tĂ© rĂ©glĂ©s par les couches infĂ©rieures
Accepte les données de la couche session :
Les dĂ©coupe Ă©ventuellement et sâassure de lâordonnancement
Multiplexage de plusieurs messages sur un mĂȘme canal
La couche transport est la garante de la QoS : dĂ©bit, taux dâerreurs, dĂ©lai de transfert, dĂ©lai de connexion et de dĂ©connexion,âŠ
Assure un transfert transparent fiable et de bout en bout de donnĂ©es entre entitĂ©s de session et ce en les dĂ©chargeant des dĂ©tails dâexĂ©cution
Transport des unités de données appelées messages.
Ex. TP0, 1, 2, 3 ou 4, TCP, UDP
99
OSI : Interconnexion
Physique
Liaison de données
RĂ©seau
Transport
Session
Présentation
Application
Physique
Liaison de données
RĂ©seau
Transport
Session
Présentation
Application
UnitĂ© dâinterconnexion
répéteur, hub
pont, com/ trame
routeur, com/ pck
passerelleGateway
100
OSI : Recap des couches
Physique
Liaison de données
RĂ©seau
Transport
Session
Présentation
Application
Chargé de la transmission des bits sur le support de communication
gĂšre la qualitĂ© de la transmission de donnĂ©es (dĂ©tection et correction dâerreurs)
gĂšre le rĂ©seau ou sous-rĂ©seau; clĂ© de voĂ»te de lâacheminement des donnĂ©es
garantit le transport des données de bout en bout. Optimisation des ressources
gÚre la synchronisation des échanges; définit les points de reprise.
assure la cohĂ©rence et lâindĂ©pendance des donnĂ©es transmises;
Met en Ćuvre les protocoles de niveau applicatif. transfert, transaction, etc..
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101101
Architecture RĂ©seaux
Partie II
Lâarchitecture Internet
Le modĂšle TCP/IP
Lâadressage IP
Les sous-réseaux IP
Les réseaux locaux Ethernet
102
40âs, 50âs, 60âs, 70
1948 : la théorie mathématique de la communication
1958 : développement de Silicon Chip
1964 : Developpement du Packet-switching (PS) networks
1965 : HTML inventé
1969 : Naissance dâARPANET (Advanced Research Project Agency NETwork) : Ă©tudier les techniques pour les communications robustes, indĂ©pendantes aux vendeurs
â DĂ©mo privĂ©e de faisabilitĂ© : rĂ©seau Ă commutation de paquet composĂ© de 4 nĆuds
1973 : DĂ©mo publique dâARPANET
â RĂ©seau longue distance Ă Commutation de paquet, 20 noeuds et 50 centraux
1975 : UNIX et TCP-IP
â DĂ©finition de TCP par INWG et IFIP
â Diffusion dâunix dans les universitĂ©s et unitĂ©s de recherche
â DĂ©veloppement et implĂ©mentation de TCP dans les UniversitĂ©s
103
80âs et 90âs
1980 : Publication du modĂšle OSI
1983 : TCP-IP remplace NCPâ Les protocoles TCP/IP se dĂ©veloppent en tant que standards militaires.
â Tous les hĂŽtes sur le rĂ©seau doivent adopter les nouveaux protocoles.
â DARPA finance lâimplĂ©mentation de TCP/IP sous Berkeley (BSD) Unix
â La terme internet devient un mot courant ARPANET migre vers TCP
â ARPANEt est divisĂ© en deux rĂ©seaux : MILNET et ARPANET
â Introduction par SUN de TCP-IP sur le marchĂ© commercial
1985 : National Science Foundation (NSF) â crĂ©e NSFNet et le connecte Ă lâinternet
1987 - NSF â crĂ©e un backone plus rapide et une topologie de 3 couches : backbone,
réseaux régionaux, et réseaux locaux.]
1990 - ARPANET sâĂ©teigne
1995 - NSFNet cesse son role de backbone primaire pour lâinternet104
1968 : le dĂ©but 1977: 111 hosts Internet 1981: 213 hosts 1983: 562 hosts 1984: 1,000 hosts 1986: 5,000 hosts 1987: 10,000 hosts 1989: 100,000 hosts 1992: 1,000,000 hosts 2001: 150 â 175 millions hosts 2002: plus de 200 millions hosts
En 2010, 80% de la planĂšte sur InternetSource : Internet Society 2005
19871968
Internet : Recap
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105 106
Internet
Cycle de vie Internet
â PĂ©riode militaire
â PĂ©riode universitaire
â PĂ©riode Commerciale
107
Les instances dâInternet
Internet nâappartient Ă personne. Il n'existe que des rĂ©seaux publics ou privĂ©s reliĂ©s entre eux par le protocole
TCP/IP :
âą RĂ©seau local de laboratoire (LAN)
⹠Réseau fédérateur d'un campus (MAN)
⹠Réseaux régionaux
⹠Réseaux national des opérateurs de réseaux
âą RĂ©seaux nationaux particuliers (comme Marwan).
âą RĂ©seau international (liaison transatlantique, satellites...)
108
TCP-IP : Organismes Responsables
Applications : Telnet, E-mail,
Services aux utilisateurs : FTP,
Sécurité
Administration
Transport : DNS,
Routatge : RIP
Internet : IP sur ATM
Opérations : statistqiues
DoDDepartment Of Defense
IETFInternet Engineering
Task Force
IANAInternet Assigned Number Authority
NOCNetwork Operation
Center
IABInternet Architecture Board
Adresses IP Gestion et administration du réseau Internet Mondial
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Organismes de régulation
L'IAB et les RFC
â A la mise en place de l'Internet, le DoD avait crĂ©Ă© un comitĂ©
informel pour superviser son Ă©volution : l'IAB (Internet Authority
Board, devenu plus tard l'Internet Architecture Board).
â Cet organisme est la structure officielle responsable des
décisions concernant l'architecture TCP/IP.
â IAB est notamment responsable de l'administration des Request
for Comments (RFC) qui décrivent chacun des aspects du
fonctionnement d'Internet.
110
IAB et IETF : Administration des RFC
L'IAB est Ă©galement responsable de l'IETF : Internet Engineering Task Forceâ Charger d'Ă©tudier de maniĂšre technique de nouveaux protocoles de la
famille TCP/IP,
â De prĂ©parer les nouveaux standards de l'Internet.
Proposition dâune idĂ©e (nouveau protocole par exemple) par le moyen d'un RFC. 1. L'idĂ©e (si elle est valable) prend le nom de Proposed Standard (PS),
2. puis lorsqu'elle a été testée sur le terrain, elle devient un Draft Standard (DS),
3. avant de devenir un Internet Standard (IS) lorsque l'IAB le décide.
Tous les protocoles utilisés sur Internet sont décrits de maniÚre exhaustive dans un ou plusieurs RFC.
â RFCs sont Consultables Ă l'adresse : « http://www.ietf.org/ ».
111
L'IANA (Internet Assigned Number Authority)
C'est l'unité centrale chargée de
â distribuer les adresses IP de par le monde, ainsi que les noms de domaine (.ma, .fr, .com, .edu etc)
â fixer en particulier la politique d'affectation des adresses IP.
Les pouvoirs de l'IANA sont délégués à 3 organismeschargés de gérer les adresses dans chacune des« régions » qui les concernent :
1. RIPE NCC : Europe
2. APNIC : Asie
3. INTERNIC : Etats-Unis et autres
112
DĂ©finitions
Tout rĂ©seau privĂ© qui communique en utilisant le protocole TCP/IP est un âIntranetâ.
On parle dâExtranet, lorsque deux rĂ©seaux intranet sont reliĂ©s entre eux par une liaison privilĂ©giĂ©e.
La communication entre intranet/extranet est complÚtement indépendante du type de RL
Internet :Est un réseau de réseaux :
⹠prennant en compte la diversité et la multiplicité des environnements matériels et logiciels de ces réseaux,
âą fournissant Ă ces rĂ©seaux un ensemble de moyens et de mĂ©canismes de communication sâaffranchissant le plus possible de leurs hĂ©tĂ©rogĂ©nĂ©itĂ©s.
â Ces mĂ©canismes ont conduit Ă la naissance du rĂ©seau des rĂ©seaux baptisĂ© âInternetâ constituĂ© de toutes les machines capables de communiquer en utilisant la pile protocolaire dite TCP/IP
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29
113
Transmission Control Protocol/Internet Protocol :
â La suite de protocoles rĂ©seaux qui ont servi pour construire lâinternet global.
â Egalement appelĂ© la suite DoD ou ARPANET car son dĂ©veloppement initial Ă©tait financĂ© par le Advanced Research Projects Agency (ARPA) du Department of Defense (DoD) AmĂ©ricain.
TCP-IP est la pile protocolaire qui permet aux ordinateurs de communiquer entre eux sans se soucier du systeme dâexploitation ou du vendeur
TCP-IP
114
Architectures TCP/IP Vs OSI
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Datalink
Physical
Transport
Internet
Application
OSI TCP/IP
Network interface
Telnet, FTP, mail, etc
TCP, UDP
IP, ICMP, IGMP
Pilote et carte interface
115
Couche IP
Couche lien
Couche Application
Couche TCP/UDP
Données Utilisateur
En tete application`
Données Utilisateur
En tete
TCP/UDPDonnées Application
En tete
TCP/UDPDonnées Application
En tete
IP
Données ApplicationEn tete
TCP/UDP
En tete
IP
En tete
NIC
TCP Segment
IP Datagram
Trame
Medium
Encapsulation
Architecture TCP-IP : Encapsulation et décapsulation
116
La couche application
La couche la plus haute du modĂšle TCP/IP est Ă©galement la couche application.
â Les couches prĂ©sentation et session de sont pas prĂ©sentes.
Cette couche contient tous les protocoles de haut niveau
Les premiers Ă ĂȘtre dĂ©veloppĂ©s ont Ă©tĂ©
â TELNET (protocole de terminal virtuel) : permet Ă un utilisateur de se connecter Ă distance sur une machine pour y travailler
â FTP (protocoles de transfert de fichier) : fournit moyen efficace de faire passer des donnĂ©es dâune machine Ă une autre
â SMTP (courrier Ă©lectronique) : permet lâenvoie de messagerie Ă©lectronique entre deux utilisateurs
â DNS (domain name server) : permet lâattribution et la gestion des noms de domaines
â HTTP : sert Ă charger les pages de la toile www
Cette couche transmet des messages à la couche inférieure
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117
La couche Internet
Application layer
Transport layer
Network layer
Data Link layer
ARP
RARP
ICMP
IP
Routage
MTU
118
La couche Internet
Câest la couche clĂ© de toute lâarchitecture Ă©quivalente Ă la couche
réseau du modÚle OSI.
Contient le protocole IP, chargé de communiquer avec d'autres
machines en commutation de paquets, et sans connexion
â Si un paquet se perd, il appartiendra aux couches supĂ©rieures de faire le
nécessaire pour récupérer le paquet perdu : La couche Internet est
donc non-fiable : best effort
Le protocole IP sera également amené à éventuellement découper les
datagrammes pour les adapter au type de réseau traversé.
119
La couche Internet
La couche Internet doit permettre :
â Lâadressage des paquets : le protocole IP
â La rĂ©solution dâadresses : les protocoles ARP/RARP
â Injection de paquets dans nâimporte quel rĂ©seau : fragmentation
(MTU)
â La prise en charge des messages de contrĂŽle : le protocole ICMP
â et leur acheminement indĂ©pendamment les uns des autres
jusqu'Ă leur destination : les Protocoles de routage RIP,OSPF,..
120
32 bits
0 31
VER IHL SERVICE LGR TOTALE
IDENTIFICATION FLG DĂPLACEMENT
DURĂE VIE PROTOCOLE CONTRĂLE
ADRESSE IP SOURCE
ADRESSE IP DESTINATION
OPTIONS BOURRAGE
... DONNĂES ...
Longueur totale maximale : 65535 octetsMTU par défaut : 1500 octets (charge Ethernet)
Le datagramme I.P. V4
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121
Longueur maximale : 65535 octets (par défaut 576 octets)
VER : Version IP (4 actuelle)
IHL : Longueur entĂȘte(en mots de 32 bits)
SERVICE : Type de service (délai, débit, fiabilité, coût : pour routeurs)
LGR TOT : Longueur totale datagramme
IDENT. : Identifiant pour tous les fragments d âun mĂȘme datagramme
FLG : Suivi de la fragmentation (Autorisée ou non & dernier frag.)
DĂPLAC. : DĂ©calage du fragment par rapport au bit 0 (OFFSET)
DURĂE VIE : DurĂ©e de vie restante du datagramme
PROTOCOLE : Type de protocole de niveau 4 utilisant le service (TCP, UDP ou autres - RFC 1700)
CONTRĂLE: Somme de contrĂŽle de lâentĂȘte (dont adresses)
ADRESSES : IP V4 sur 32 bits
OPTIONS : Facultatif. Concernant sécurité, routage ...
Champ données :
â Segment TCP ou datagramme UDP
â Message de contrĂŽle ou dâadresse (ARP,RARP,ICMP âŠ)
Le datagramme I.P. V4
122
Le protocole IP : Addressage
Une adresse IP est un identificateur de machines dans lâinternet
Adresse IP-1 Adresse IP-2
123
Conversion Decimal/Binaire
Conversion binaire Decimal
1 1 1 1 1 1 1 1128 64 32 16 8 4 2 1 = 255
0 1 0 0 0 0 0 1128 64 32 16 8 4 2 1
Valeur de chaque Bit
0 +64 +0 +0 +0 +0 +0 +1 = 65
124
Exemple: Conversion Binaire Decimal
00001010.00000001.00010111.00010011Addresse Decimale
11000000.01001101.00001110.00000110
. . .
. . .
. . .
172 . 18 . 65 . 170
Addresse Binaire
Addresse Binaire
Addresse Decimale
Addresse Decimale
Addresse Binaire
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Exercice : Conversion Binaire Decimale
10 1 23 19
10101100 00010010 01000001 10101010
192 77 14 6
00001010.00000001.00010111.00010011
11000000.01001101.00001110.00000110
. . .
. . .
. . .
172 . 18 . 65 . 170
Addresse Decimale
Addresse Binaire
Addresse Binaire
Addresse Decimale
Addresse Decimale
Addresse Binaire
126
Format dâune adresse IP Lâadresse IP identifie lâemplacement dâun systĂšme sur le rĂ©seau
(comme une adresse postale ou un numéro téléphonique)
Lâadresse IP doit
â etre unique
â presenter un format normalisĂ©
Une adresse IP est
â composĂ©e de 32 bits regroupĂ©e en 4 octets : a.b.c.dâ ReprĂ©sentĂ©e en notation :
âą âDotted decimalâ ou notation dĂ©cimale Ă points : 212.217.0.37
âą âBinaireâ : 10110100.11111100.00001010.10101010
â DecomposĂ©e en une partie ârĂ©seauâ et une partie âhoteâ
32 Bits
RĂ©seau_id ou Network_id Hote_id ou Host_id
127
Format dâune adresse IP
La partie Net_id identifie un réseau physique
â Tous les hĂŽtes (machines) dâun mĂȘme rĂ©seau doivent avoir le mĂȘme ID de rĂ©seau et qui doit aussi ĂȘtre unique
La partie Host_id identifie une machine dans un réseau
â Host_id doit etre unique pour chaque net_id
Les adresses sont de deux catégories :
â Adresses publiques : reconnues dans le rĂ©seau internet
â Adresses privĂ©es : non reconnues dans le rĂ©seau internet et doivent etre utilisĂ©es uniquement au niveau dâun Intranet
128
Les classes dâaddresses IP
8 bits
Network Host
Network Host
Network Host
Classe A
Classe B
Classe C
0
10
110
3 classes dâadresses IP:
â Classes A : a est le net_id ; b.c.d est le host_id
(net_id sur 8 bits; Host_id sur 24 bits)
â Classe B : a.b est le net_id; c.d est le host_id
âą (net_id sur 16 bits; Host_id sur 16 bits)
â Classe C : a.b.c est le net_id; d est le host_id
âą (net_id sur 24 bits; Host_id sur 8 bits)
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Les classes dâaddresses IP
Classe A
Classe B
Classe C
Nombre de réseau
Nombre de hotes par réseau
Plage dâid de rĂ©seau
(premier octet a)
126 16 777 214 1 - 126
16 384 65 534 128 - 191
2 097 152 254 192 - 223
130
Classes particuliĂšres
Classe D : pour la diffusion Multicast
â 224.0.0.0239.255.255.255
Classe E : sont des adresses expérimentales
â Les bits de poids le plus fort ont toujours la valeur 1111
âą 240.0.0.0255.255.255.254
Adresse Multicast
Réservé à un usage ultérieur
Classe D
Classe E111011110
32 Bits
131
Adresses particuliĂšres
Lâadresse 0.0.0.0 est utilisĂ© temporairement par un ordinateur au cours de son dĂ©marrage
Le net_id ne peut jamais prendre la valeur 127
â Adresse de boucle locale
âą 127.0.0.0 ou local host
⹠réservée pour la désignation de la machine locale
âą communication intra-machine.
⹠jamais véhiculée sur un réseau
⹠un routeur ne doit pas router un datagramme pour le réseau 127.0.0.0
Adresses privés
â 10.0.0.0 => 10.255.255.255 (1 rĂ©seau cl. A)
â 172.16.0.0 => 172.31.255.255 (16 rĂ©seaux cl. B)
â 192.168.0.0 => 192.168.255.255 (255 rĂ©seaux cl. C)
132
Adresses particuliĂšres
0 24Tout à zéro
8 16 31
Host-idTout à zéro
Tout Ă un
Net-id Tout Ă un
127 Nâimporte quoi (souvent 1)
désigne la machinecourante
machine Host-idsur le réseau courant
diffusion limitée surle réseau courant
diffusion dirigée surle réseau Net-id
boucle locale
Ne peuvent etre allouées, de maniÚre permanente, à une station hÎte Ne peuvent etre allouées, de maniÚre permanente, à une station hÎte
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133
Exercice
Quelles sont les adresses qui ne peuvent ĂȘtre affectĂ©es Ă un hĂŽte
1. 131.107.256.80
2. 222.222.255.222
3. 231.200.1.1
4. 126.1.0.0
5. 0.127.4.100
6. 190.7.2.0
7. 127.1.1.1
8. 198.121.254.255
9. 255.255.255.255
134
Masque sous réseau
Le masque rĂ©seau â est une adresse de 32 bits
â Permet de distinguer le net_id Ă partir dâune adresse IP
â Permet de dĂ©cider si deux adresses appartiennent au mĂȘme rĂ©seau
â Dans le masque sous rĂ©seau
âą tous les bits de la partie Net_id sont mis Ă 1
âą tous les bits de la partie host_id sont mis Ă 0
Masque sous rĂ©seau par dĂ©fautâ Il est utilisĂ©e en fonction de la classe Ă laquelle appartient lâ@ IP
â Classe bits utilisĂ©s pour le masque sous rĂ©seau notation dĂ©cimale
A---------11111111.00000000.00000000.00000000----255.0.0.0
B---------11111111.11111111.00000000.00000000----255.255.0.0
C---------11111111.11111111.11111111.00000000----255.255.255.0
135
Masque sous réseau
Exemple :
â @IP : 131.107.16.200
â Masque sous rĂ©seau : 255.255.0.0
â Net_Id : 131.107.y.z
â Host_id : w.x.16.200
136
Adresse réseau et masque sous réseau
Le masque sous rĂ©seau permet de dĂ©terminer lâ@ IP du rĂ©seau auquel appartient un hĂŽte
Pour cela, il suffit de procĂ©der Ă une opĂ©ration ET logique entre lâ@IP du hĂŽte et celle du masque sous rĂ©seau
â @IP du hĂŽte ET Masque sous rĂ©seau = @IP du rĂ©seau
Rappel :
â 1 ET 1 = 1; 1 ET 0 = 0; 0 ET 1 = 0; 0 ET 0 = 0
Adresse IP
Masque SR
Adresse IP
Masque SR
10011111.11100000.00000111.10000001
11111111.11111111.00000000.00000000
10011111.11100000.00000111.10000001
11111111.11111111.00000000.00000000
RĂ©sultat@ RĂ©seauRĂ©sultat@ RĂ©seau
10011111.11100000.00000000.0000000010011111.11100000.00000000.00000000