Les réseaux informatique

I – Introduction

L’enjeu économique de l’informatique a été un facteur important pour le développement de technologie capable de faire communiquer des systèmes informatiques entre eux. Le rôle d’un réseau au sein d’une entreprise est de partager des ressources (imprimantes, scanneur, espace de stockage…) mais aussi des données (base de données commercial, production…). Au fur et à mesure de l’évolution, d’autres outils sont apparus et sont devenus indispensable dans un environnement professionnel et même personnel (messagerie électronique, discussion en direct…). Dans cet article, nous allons étudier le fonctionnement théorique des réseaux locaux utilisant le protocole Ethernet.

II – Théorie informatique

Avant de commencer voyons un peu comment ça marche un ordinateur… pour certain cela va être une révision pour d’autre un souvenir pas forcément joyeux en maths (moi le premier), et pour les derniers une exclamation… « Mais de quoi il parle ! ».

II.a – Décimal, hexadécimal, binaire, bit, octet.

Pour traiter l’information, un ordinateur utilise des chiffres quelque soit la valeur de départ, tout est converti en chiffres. Nous allons voir les différentes unités qui permettent cela.

II.a.1 – Le binaire.

Dans la plupart des cas, les chiffres sont exprimés en décimal (0, 1, 2…); en informatique ce n’est pas le cas. Vers la fin des années 30, Claude SHANNON démontra à l’aide de contacteurs (interrupteurs), fermé pour « vrai » et ouvert pour « faux », qu’on pouvait effectuer des opérations logiques en associant le 1 pour « vrai » et le 0 pour « faux », c’est ce qu’on appelle le binaire. On l’utilise énormément dans le calcul d’un plan d’adressage IP (Internet Protocol).

II.a.2 – Le bit

Bit signifie : Binary Digit. Il s’exprime en numérotation binaire et est la plus petite unité d’information manipulable par une machine, on peut le représenter physiquement par :

• une impulsion électrique
• des trous dans une surface (cdrom, carte perforée…)
• grâce à des bistables (composant qui n’ont que 2 états d’équilibre)

Nb bits	Nb possibilités	1	2	3	4	5	6	7	8
1	2	0	1
2	4	00	01	10	11
3	8	000	001	010	011	100	101	110	111
...
8	256	0000 0000 à 1111 1111

Remarque :
Il faut noter que le décompte commence à 0.

II.a.3 – L’octet.

Un octet est une unité d’information composée de 8 bits. Il permet le stockage de caractère telle qu’une lettre ou un chiffre. Un regroupement par série de 4 permet une meilleure lisibilité (0010 0001). Une unité d’information composée de 16 bits est appeler un « mot » (word) et 2 unités d’information un « double mot » (diword).

1 Ko = 2 puissance 10 octets.

1 Ko ne vaut pas 1000 octets mais 2 puissance 10 c’est à dire 1 024 octets.

1 Mo vaut 2 puissance 10 Ko ce qui vaut 2 puissance 20 octets.

II.a.4 – L’hexadécimal

L’évolution de l’informatique a généré une plus grosse quantité d’informations à gérer, la création d’une nouvelle codification a été obligatoire, c’est l’hexadécimal sur une base 16. Il se compose des 10 premiers chiffres (de 0 à 9) et est suivi de lettre de A à F. Pour simplifier la compréhension rien ne vaut un petit tableau de conversion.

Hexadécimal	Décimal	Binaire
0	0	0000
1	1	0001
2	2	0010
3	3	0011
4	4	0100
5	5	0101
6	6	0110
7	7	0111
8	8	1000
9	9	1001
A	10	1010
B	11	1011
C	12	1100
D	13	1101
E	14	1110
F	15	1111

Exemple de conversion :
- Transformer 27 en hexadécimal
27 = 0001 1011 = 1B

- Transformer FB3 en décimal
FB3 = 1111 1011 0011 = 4019

- Transformer 165 en binaire
165 = 1010 0101

- Remarque :
Le passage en binaire est obligatoire pour convertir du décimal en hexadécimal et vice-versa.

III – La topologie réseau

On appel topologie la méthode d’interconnexion entre les postes d’un réseau. Si on s’intéresse uniquement au câble entre les machines on parle de topologie physique si on s’intéresse à la manière dont les communications se passent, on parle de topologie logique. On dit qu’une liaison est point à point (PP) si le médium (câble) assurant le transport de l’information ne relie que deux machines, si plus de deux postes sont reliés au même médium, les liaisons sont multipoints.

III.a.1 – Topologie en bus

Chaque machines est reliée le long d’un médium commun ainsi un message émis par une station du réseau atteint toutes les autres. Ce type d’architecture n’est plus ou peu utilisée pour des raisons de disponibilité du réseau, comme toutes les machines dépendent d’un seul et même médium, si celui-ci venant à être « cassé » le réseau ne fonctionnerait plus. Plus le nombre de machines est important plus les collisions entre paquets d’information est important ce qui entraîne une chute considérable des performances du réseau.

III.a.2 – La topologie en étoile

L’étoile est constituée d’un nœud central qui est relier avec les stations en PP. Le nœud où passe toutes les communications est le maître de l’étoile et le nom de concentrateur (HUB, SWITCH…). Cette architecture supprime le problème de dépendance des stations entre elles et limite les collisions entre paquets mais ne les supprime pas totalement.

III.a.3 – La topologie en arbre

Ce n’est pas réellement une architecture mais plutôt une organisation en plusieurs branches des étoiles citées ci-dessus. Cela permet d’éviter les goulets d’étranglements et si un concentrateur tombe en panne ce n’est pas la totalité du réseau qui est bloqué. Souvent les branches sont de « puissance » inférieur par rapport au concentrateur maître qui lui centralise tout, il est souvent le lien avec « l’épine dorsal » du réseau, là ou la bande passante est la plus importante.

III.a.4 – La topologie en anneau

Les machines sont reliées en anneau, chaque station est connectée à ses voisines en PP. Utiliser à la base par les réseaux TokenRing (IBM) et utilisé maintenant pour l’installation de fibre optique (FDDI). Les contraintes sont les même que pour la topologie en bus.

II.a.5 – La topologie maillé (MESH)

Chaque poste peut être relié en PP à plusieurs postes, cela permet en cas de rupture d’un lien d’utiliser un autre chemin. Architecture typique d’Internet.

IV – Le modèle OSI

L’organisation internationale de normalisation (ISO) a défini un modèle de référence en sept couches appelé OSI (Open System Interconnection). Ce modèle n’est pas une architecture de réseau car il ne spécifie pas les services et protocoles de chaque couche mais ce qu’elles doivent faire. Il sert de base pour coordonner les développements. Les sept couches sont les suivantes :

Pour réduire la complexité de conception la plupart des réseaux sont organisés en série de couche, chacune est construite sur la précédente, elle requière des services de la couche inférieur et en offre à la couche supérieure. L’objet de chaque couche est d’offrir des services à la couche supérieure en lui évitant les détails de mise en oeuvre.

Les fonctions réseaux d’un système informatique peuvent êtres schématisées par une pile de « N » couches. La couche un étant la plus proche du support physique de transmission et la couche « N » étant la plus proche de l’utilisateur.

Dans ce modèle les couches de même niveau doivent être entre-elles, ainsi la couche «N» d’une machine est en liaison avec la couche «N» d’une autre. L’ensemble des règles et conventions utilisées pour cette conversation s’appelle un protocole. Les processus de part et d’autre mis en relation, sont dit processus paires. « Une couche N fournit le service N au moyen du protocole N ». En réalité aucune donnée n’est transférée directement d’une couche « N » d’une machine à la couche «N» d’une autre machine. Côté émetteur chaque couche fait appel au service de la couche inférieure par une primitive de service jusqu’à la plus basse qui transmet sur le support physique. C’est à ce niveau qu’il y a transfert physique de l’information. Entre chaque paire de couches adjacentes se trouve une interface qui définit les opérations et services entre couches. Une couche peut-être remplacée par une autre couche si les interfaces avec les couches adjacentes restent les mêmes, on parle d’indépendance de la couche.

- La couche physique.

Elle s’occupe de la transmission des bits sur le médium de communication, son objectif est de s’assurer quand un «1» est envoyé sur le support de transmission pour qu'il soit interprété comme un «1» de l’autre côté. C’est à ce niveau que l’on trouve les spécifications électriques de l’interface avec le médium. Mais aussi les spécifications mécaniques de l’interface.

- La couche liaison de données.

Elle à pour rôle de fournir un moyen de transmission exempt d’erreur. Elle propose des outils de contrôles de l’intégrités des trains de bits de la couche physique et des mécanismes de répétitions. Elle gère aussi l’accès au médium et régule le flot de données.

- La couche réseau.

Elle a pour rôle primordial de gérer l’acheminement des paquets sur le réseau. C’est la fonction de routage qui consiste à chercher un chemin optimum et à gérer l’engorgement des circuits de transmissions.

- La couche transport.

Elle assure une connexion de bout en bout pour la totalité d’un message à transmettre. Elle s’assure que les différents paquets sont arrivés en ordre dans la couche session du destinataire pour reconstituer le message, ainsi elle gère la fragmentation, la défragmentation et le séquencement des paquets.

- La couche session.

Elle gère le dialogue et la synchronisation des différents messages entre les deux extrémités indépendamment des méthodes des couches inférieures. Elle s’occupe :

• La mise en relation de deux entités
• La synchronisation des messages
• La libération de la connexion en fin de session
• La couche présentation
• Elle permet de structurer les informations échangées pour qu’elles soient présentées de la même manière de l’autre côté. C’est à ce niveau que l’on rencontre les procédures de transformation de données comme le cryptage/décryptage.

- La couche application.

Elle propose des services aux applications locales. Les services sont différents selon le type de réseau. Ils dépendent des applications utilisées.

- Exemple :

• messagerie
• transfert de fichiers (FTP)
• telnet...

V - Conclusion

Pour ceux qui en sont arrivés là je vais vous épargner les formules de calcul de bande passante et autre joie des réseaux informatiques. Cet article nous a permis de voir la partie commune à un peu près tout les réseaux. Pour la suite des articles, je suppose que vous connaissez les bases de la connectique réseau et de ses contraintes. Prochaine étape TCP/IP.
Philippe MALADJIAN
flipflip@netsliver.com

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