Fondements des Réseaux - Chapitre 1: Normalisation et modèle OSI

Différents types de réseaux

  • LAN (Local Area Network):
    • Dimension: quelques mètres jusqu’à quelques Km.
    • Permet le transport d’informations numériques entre quelques dizaines à quelques centaines de stations sur un site limité géographiquement (entreprise, bâtiment, etc.).
    • Débits élevés de l’ordre de quelques Mbit/s jusqu’à quelques dizaines de Mbit/s.
    • La norme de LAN la plus fréquente est Ethernet.
  • WAN (Wide Area Network):
    • Étendue: quelques centaines de Km jusqu’à plusieurs milliers de Km.
    • Transporter des données numériques sur des distances à l’échelle d’un pays.
    • Hauts débits (G réseau terrestre, A réseau satellite).
  • PAN (Personal Area Networks):
    • Réseaux domestiques.
  • MAN (Metropolitan Area Networks):
    • Dimension: quelques Km jusqu’à quelques centaines de Km.
    • Fédération de réseaux locaux.

Topologies des réseaux

  • Topologie physique : désigne les connexions physiques et identifie la façon dont les périphériques finaux et les périphériques d'infrastructure tels que les routeurs, les commutateurs et les points d'accès sans fil sont interconnectés.
  • Topologie logique : désigne la manière dont un réseau transfère les trames d'un nœud à l'autre. Cette configuration est composée de connexions virtuelles entre les nœuds d'un réseau. Ces chemins de signaux logiques sont définis par les protocoles de couche liaison de données.
  • Différents types de topologies:
    • Bus Topology
    • Star Topology
    • Extended Star Topology
    • Ring Topology
    • Hierarchical Topology
    • Mesh Topology

Communication entre systèmes hétérogènes

  • Faire communiquer des terminaux, c’est assurer certaines fonctions:
    • Savoir à qui est envoyé le « message ».
    • Être sûr qu’il est arrivé à un bon port et en bon état.
    • Que doit faire le récepteur.

Norme et standard

  • Norme:
    • Document de référence.
    • Utilisée dans les échanges commerciaux (contrat privé et marché publique).
    • Règles, lignes directrices, caractéristiques.
    • Consensus entre l’ensemble des acteurs du secteur.
    • Établie par un organisme de normalisation reconnu.
    • Application volontaire.
    • Pour faciliter l’interconnexion de réseaux hétérogènes, il est indispensable d’adopter des normes établies par différents organismes de normalisation.
  • Standard:
    • Référentiel publié par une entité privée autre qu’un organisme de normalisation.
    • Un ensemble de recommandations ou de préférences.
    • Préconisées par un groupe d’utilisateurs caractéristiques et avisés.
    • Exemple : PostScript publié par la société privée Adobe
  • Avantages de la normalisation:
    • Pour le consommateur, la normalisation est une garantie d’interopérabilité (interfonctionnement), d’indépendance vis-à-vis d’un fournisseur et de pérennité des investissements.
    • La normalisation dans un domaine technique assure une réduction des coûts d’étude, la rationalisation de la fabrication et garantit un marché plus vaste.
  • Exemple de normes:
    • 802.11
    • 802.15
    • UMTS
    • LTE

ISO & OSI

  • En 1978, l’ISO (International Organization for Standardization), composée de représentants de l’industrie, créa un sous-comité pour définir des standards en matière de communication de données dans le but d’établir l’interopérabilité entre les différents vendeurs ainsi que des règles d’accessibilité universelle aux données.
  • Le résultat de ces travaux est le modèle de référence d’interconnexion des systèmes ouverts (Open Systems Interconnection). C’est le modèle de référence OSI.

Modèle OSI

  • Est un modèle conceptuel pour Uniformiser des règles de communications réseau, organisé en 7 couches.
  • Une couche de niveau N communique avec les couches de niveau N-1 et N+1.
  • Les couches N de 2 périphériques communiquent en utilisant des protocoles de communication communs.
  • Les couches inférieures de la pile (couche 1, 2, 3 et 4) s’occupent du déplacement de données sur le réseau et de la fourniture de services aux couches supérieures, qui elles (couche 5,6 et 7) se concentrent sur le contenu du message en cours d’envoi et l’interface utilisateur.
  • Couches:
    • 7 - Application
    • 6 - Présentation
    • 5 - Session
    • 4 - Transport
    • 3 - Réseau
    • 2 - Liaison
    • 1 - Physique
  • Unité de données par couche:
    • Application: Donnée
    • Présentation: Donnée
    • Session: Donnée
    • Transport: Segment
    • Réseau: Paquet
    • Liaison: Trame
    • Physique: Bit
  • Exemple illustré:
    • Il y a plusieurs façons pour envoyer le message BONJOUR à travers le réseau:
      • Envoyer un mail
      • Transférer un fichier
      • À travers de la voix sur IP
      • Consulter une page web où s’est écrit bonjour

Exemple illustré des couches OSI

  • Couche application:
    • Au niveau de l’émetteur, l’utilisateur devant son écran doit choisir l’application qui offre le service web pour envoyer le message « Bonjour » vers Facebook.
  • Couche présentation:
    • L’émetteur mentionne que le message est sous forme d’image en couleur et non pas des caractères tapées à partir du clavier.
    • On présente le message sous forme de pixels et non pas des codes ASCII.
    • Facebook réduit drastiquement la taille de l’image : il faut donc préciser quelle compression a été appliquée sur l’image source.
  • Couche session:
    • L’émetteur peut avoir plusieurs onglets ouverts en simultané (facebook.com, google.com, esprit.tn…)
    • Il faut mentionner que notre message concerne une session particulière pour que le message soit affiché dans le bon onglet.
  • Couche transport:
    • Le message initial volumineux doit être segmenté en de petits morceaux pour faciliter le transport.
    • Chaque segment doit être numéroté.
    • En plus de la numérotation des segments, l’émetteur doit indiquer à la destination s’il exige un accusé de réception ou pas.
  • Couche réseau:
    • À chaque morceau numéroté précédemment, il faut lui rajouter les identifiants du réseau source et destination (@IP).
    • Pour communiquer avec la destination, il faut la localiser en identifiant le réseau destination et en acheminant le morceau du message (paquet) vers le réseau destination.
    • Chaque paquet est acheminé indépendamment.
  • Couche liaison de données:
    • On rajoute l’identifiant de la machine dans le réseau.
  • Couche physique:
    • On rajoute les caractéristiques physiques pour coder le bit 1 et le bit 0 sur le câble, la synchronisation de l’horloge…

Récapitulatif des couches OSI

  • Couches:
    • Application
    • Présentation
    • Session
    • Transport
    • Réseau
    • Liaison de données
    • Physique
  • Actions:
    • Encapsulation
    • Désencapsulation

Fonctions des couches OSI

  • Couche 7: Application:
    • Définit un répertoire de services communément utilisés par les applications réseaux :
      • Messagerie électronique en mode non connecté
      • Transfert de fichiers
      • Gestion d’application transactionnelles
  • Couche 6: Présentation:
    • Fournit un service de présentation des informations dans une syntaxe commune entre l’émetteur et le destinataire (traduction de/vers ce format) :
      • Met en forme les informations échangées (traduction des formats, compression, encryptage, …)
      • Conversion des données…
  • Couche 5: Session:
    • Protocoles de gestion de dialogue entre processus distants: ouverture et fermeture des sessions (communications) entre les applications distantes.
  • Couche 4: Transport:
    • Les protocoles d'acheminement de messages :
      • Permet le contrôle de bout en bout des échanges.
      • Corrige les imperfections des couches inférieures selon le niveau de service demandé.
      • Découpe et gère de l’ordre des données applicatives (en paquets).
      • Propose l'équivalent d'un port logique d'entrée-sortie aux applications (sockets).
      • Liste des ports : http://www.frameip.com/liste-des-ports-tcp-udp/
  • Couche 3: Réseau:
    • Les protocoles d’acheminement des données. L'unité de transport est le paquet :
      • Interconnexion entre réseaux hétérogènes
      • Gestion de l’adressage
      • Routage et commutation de niveau réseau
      • Contrôle de congestion
  • Couche 2: Liaison de données:
    • Les protocoles de liaison point à point. Groupe les bits en caractères et en trames. Synchronise les échanges et détecte (corrige) les erreurs de transmission ainsi que le contrôle de flux. Prend en charge une partie du contrôle d'accès au médium.
  • Couche 1: Physique:
    • Les protocoles de connexion au niveau bit. Il s'agit des caractéristiques électriques, fonctionnelles et procédurales pour activer, maintenir et désactiver les liaisons physiques. Elle assure la transmission d'un flux de bits de manière la plus transparente possible.

Définitions importantes liées aux couches OSI

  • Une couche:
    • Utilise les fonctionnalités de la couche inférieure.
    • Propose ses fonctionnalités à la couche supérieure.
  • Un système:
    • Est un ensemble de composants formant un tout autonome.
  • Le protocole d’une couche N:
    • Définit l’ensemble des règles, les formats et la signification des objets échangés, qui régissent la communication entre les entités de la couche N.
  • Le service d’une couche N:
    • Définit l’ensemble des fonctionnalités possédées par la couche N et fournies aux entités de la couche N+1.
  • SDU (Service Data Unit) + PCI (Protocol Control Information) = PDU (Protocol Data Unit)

Encapsulation et Désencapsulation

  • Encapsulation : Ajout d'en-têtes à chaque couche lors de l'émission.
  • Désencapsulation : Suppression des en-têtes à chaque couche lors de la réception.

Les PDUs (Protocol Data Units)

  • Chaque couche du modèle OSI ajoute ou supprime des informations d'en-tête (et parfois de queue) aux données, créant ainsi une PDU spécifique à cette couche.
  • Les PDUs sont :
    • Données (Application, Présentation, Session)
    • Segment (Transport)
    • Paquet (Réseau)
    • Trame (Liaison de données)
    • Bit (Physique)

Modèle TCP/IP

  • Le premier modèle de protocole en couches pour les communications inter- réseau fut créé au début des années 70 et est appelé modèle Internet (ARPANet en 1974).
  • Cet acronyme désigne 2 protocoles: Transmission Control Protocol / IP Protocol qui constituent l'implémentation la plus courante.
  • Il définit quatre catégories de fonctions qui doivent s’exécuter pour que les communications réussissent. L’architecture de la pile de protocoles TCP/IP suit la structure du modèle en couche.
  • Les définitions des protocoles TCP/IP sont traitées dans un forum public, ces documents sont appelés documents RFC (Request For Comment), Ils contiennent les spécifications formelles des protocoles de données ainsi que des ressources qui décrivent l’utilisation des protocoles.

Comparaison Modèle OSI vs Modèle TCP/IP

  • Modèle OSI :
    • 7 - Application
    • 6 - Présentation
    • 5 - Session
    • 4 - Transport
    • 3 - Réseau
    • 2 - Liaison de données
    • 1 - Physique
  • Modèle TCP/IP :
    • Application
    • Transport
    • Internet
    • Accès Réseau

Les couches du modèle TCP/IP

  • Couche Accès au réseau
    • Le protocole dans cette couche définit le moyen pour un système de délivrer l’information à un autre système physiquement relié.
  • Couche Internet
    • Cette couche doit décapsuler l’en-tête du paquet (ou encore datagramme) pour transmettre les données à la couche de transport et au bon protocole de cette couche (TCP, UDP). Cette couche prend aussi en charge la communication point à point.
  • Couche Transport
    • Fournir la communication d’un programme d’application à un autre. Une telle communication est souvent qualifiée de ‘bout en bout’. Cette couche peut avoir à réguler le flot de données et à assurer la fiabilité du transfert.
  • Couche Application
    • Les utilisateurs invoquent les programmes qui permettent l’accès au réseau.