Chapitre I : Introduction aux réseaux informatiques
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Encapsulation des données  Exemple d'encapsulation des données  Afin de permettre l'acheminement des paquets de données entre l'ordinateur source et l'ordinateur de destination, chaque couche du modèle OSI sur l'ordinateur source doit communiquer avec sa couche homologue sur l'ordinateur de destination. Cette forme de communication est appelée communication d'égal à égal. Au cours de ce processus, le protocole de chaque couche assure l'échange de l'information, appelée unité de données de protocole (ou PDU), entre les couches homologues. Chaque couche de communication, sur l'ordinateur source, communique avec l'unité de données de protocole propre à une couche, ainsi qu'avec la couche correspondante sur l'ordinateur de destination, comme l'illustre la figure. Dans un réseau, les paquets de données proviennent d'une source et s'acheminent vers une destination. Chaque couche dépend de la fonction de service de la couche OSI sous elle. Pour fournir ce service, la couche inférieure a recours à l'encapsulation pour placer l'unité de données de protocole de la couche supérieure dans son champ de données, puis elle ajoute l'information d'en-tête et de fin dont elle a besoin pour remplir ses fonctions. Ensuite, au fur et à mesure que les données traversent les couches du modèle OSI, d'autres informations d'en-tête et de fin sont ajoutées. Une fois que les couches 7, 6 et 5 ont ajouté leurs informations, la couche 4 en ajoute d'autres. Ce regroupement des données, soit l'unité de données de protocole de couche 4, est appelé un segment. La couche réseau, par exemple, fournit un service à la couche de transport, qui présente les données au sous-système de l'interréseau. La couche réseau est chargée de déplacer les données dans l'interréseau. Pour ce faire, elle encapsule les données et leur joint un en-tête de manière à créer un paquet (soit la PDU de couche 3). L'en-tête contient l'information requise pour effectuer le transfert, notamment les adresses logiques de source et de destination. La couche liaison de données fournit un service à la couche réseau. Elle encapsule l'information de couche réseau dans une trame (l'unité de données de protocole de couche 2); l'en-tête de trame contient l'information (les adresses physiques, par exemple) nécessaire à l'exécution des fonctions de liaison de données. La couche liaison de données fournit donc un service à la couche réseau en encapsulant l'information de couche réseau dans une trame. La couche physique fournit un service à la couche liaison de données. Elle code la trame de liaison de données en une série de un et de zéro (bits) en vue de la transmission sur un média (habituellement un fil) à la couche 1. Communication d'égal à égal 
III.1 Présentation : Même si le modèle de référence OSI est universellement reconnu, historiquement et techniquement, la norme ouverte d'Internet est le protocole TCP/IP (pour Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Le modèle de référence TCP/IP et la pile de protocoles TCP/IP rendent possible l'échange de données entre deux ordinateurs, partout dans le monde, à une vitesse quasi équivalente à celle de la lumière. Le modèle TCP/IP présente une importance historique tout comme les normes qui ont permis l'essor des industries du téléphone, de l'électricité, du chemin de fer, de la télévision et de la bande vidéo. III.2. Les couches du modèle TCP/IP et comparaison avec le modèle OSI Le ministère américain de la Défense a créé le modèle de référence TCP/IP parce qu'il avait besoin d'un réseau pouvant résister à toutes les conditions, même à une guerre nucléaire. Imaginez en effet un monde en guerre, quadrillé de connexions de toutes sortes – fils, micro-ondes, fibres optiques et liaisons satellites. Imaginez ensuite que vous ayez besoin de faire circuler l'information/les données (sous forme de paquets), peu importe la situation d'un nœud ou d'un réseau particulier de l'inter réseau (qui pourrait avoir été détruit par la guerre). Le ministère de la Défense veut que ses paquets se rendent chaque fois d'un point quelconque à tout autre point, peu importe les conditions. C'est ce problème de conception très épineux qui a mené à la création du modèle TCP/IP, qui, depuis lors, est devenu la norme sur laquelle repose Internet. Le modèle TCP/IP comporte quatre couches : la couche application, la couche de transport, la couche Internet et la couche d'accès réseau. Remarquez que certaines couches du modèle TCP/IP portent le même nom que des couches du modèle OSI. Il ne faut pas confondre les couches des deux modèles, car la couche application comporte des fonctions différentes dans chaque modèle. La couche application Les concepteurs de TCP/IP estimaient que les protocoles de niveau supérieur devaient inclure les détails des couches session et présentation. Ils ont donc simplement créé une couche application qui gère les protocoles de haut niveau, les questions de représentation, le code et le contrôle du dialogue. Le modèle TCP/IP regroupe en une seule couche tous les aspects liés aux applications et suppose que les données sont préparées de manière adéquate pour la couche suivante. La couche de transport La couche de transport est chargée des questions de qualité de service touchant la fiabilité, le contrôle de flux et la correction des erreurs. L'un de ses protocoles, TCP (Transmission Control Protocol – protocole de contrôle de transmission), fournit d'excellentes façons de créer en souplesse des communications réseau fiables, circulant bien et présentant un taux d'erreurs peu élevé. Le protocole TCP est orienté connexion. Il établit un dialogue entre l'ordinateur source et l'ordinateur de destination pendant qu'il prépare l'information de couche application en unités appelées segments. Un protocole orienté connexion ne signifie pas qu'il existe un circuit entre les ordinateurs en communication (ce qui correspondrait à la commutation de circuits). Ce type de fonctionnement indique qu'il y a un échange de segments de couche 4 entre les deux ordinateurs hôtes afin de confirmer l'existence logique de la connexion pendant un certain temps. C'est ce qu'on appelle la commutation de paquets. La couche Internet Le rôle de la couche Internet consiste à envoyer des paquets source à partir d'un réseau quelconque de l'interréseau et à les acheminer à destination, indépendamment du trajet et des réseaux traversés pour y arriver. Le protocole qui régit cette couche s'appelle IP (Internet Protocol – protocole Internet). L'identification du meilleur trajet et la commutation de paquets ont lieu à cette couche. Pensez au système postal. Lorsque vous postez une lettre, vous ne savez pas comment elle arrive à destination (il existe plusieurs routes possibles), tout ce qui vous importe c'est qu'elle se rende. La couche d'accès réseau Le nom de cette couche a un sens très large et peut parfois prêter à confusion. On l'appelle également la couche hôte-réseau. Cette couche se charge de tout ce dont un paquet IP a besoin pour établir une liaison physique, puis une autre liaison physique. Cela comprend les détails sur les technologies de réseau local et de réseau longue distance, ainsi que tous les détails dans les couches physique et liaison de données du modèle OSI. En comparant le modèle OSI au modèle TCP/IP, vous remarquerez des similitudes et des différences. Voici des exemples : IV. Comparaisons OSI vs TCP/IP : Similitudes
Différences
Comparaison du modèle OSI et du modèle TCP/IP  Chapitre III : La Transmission Ici, on s'occupe donc de transmission des bits de façon brute, l'important est que l'on soit sûr que si l'émetteur envoie un bit à 1 alors le récepteur reçoit un bit à 1. Les normes et standards de la transmission définissent le type de signaux émis (modulation, puissance, portée...), la nature et les caractéristiques des supports (câble, fibre optique...), les sens de transmission...
 I.1. Les Terminaux : Des deux côtés de la liaison il y a des organes qui sont connectés. On leur donne le nom de ETTD et ETCD. I.1.a. ETTD (Équipement Terminal de Transmission de Données) C’est l’équipement sur lequel l’utilisateur travaille et par lequel il veut mettre ses données. Exemple : Un ordinateur, un serveur. I.1.b. ETCD (Équipement Terminal de Circuit de Données) C’est un équipement spécifique chargé d’adapter les données à transmettre ou à recevoir au support de communication. Les ETCD sont caractérisés par plusieurs paramètres dont les principaux sont :
Pour les ETCD deux transformations fondamentales sont définies : Le codage et la modulation.  I.2. Les supports de transmissions : I.2.a La paire Torsadée : Le support le plus simple est la paire symétrique torsadée (UTP : Unshielded Twisted Pairs) .Il s'agit de deux conducteurs métalliques entremêlés (d'où le nom de paire torsadée). Le signal transmis correspond à la tension entre les deux fils. La paire peut se présenter emprisonnée dans une gaine blindée augmentant (comme la torsade) l'immunité contre les perturbations électromagnétiques (STP : Shielded Twisted Pairs).  Pour les paires UTP, nettement moins onéreuses que les paires STP, plusieurs catégories sont définies (de 1 à 5). Les catégories 1 et 2 correspondent à une utilisation en bande étroite, les catégories 3 à 5 (la meilleure) à une utilisation en large bande (100 MHz pour la catégorie 5). Les deux avantages principaux de ce type de support sont son coût très bas et sa facilité d'installation. Par contre, les inconvénients sont assez nombreux : affaiblissement rapide, sensibilité aux bruits, faible largeur de bande, faible débit. Pour de faibles distances, ce support est relativement utilisé : réseaux locaux, raccordements téléphoniques, notamment. I.2.b Le câble coaxial : Le câble coaxial constitue une amélioration de la paire torsadée. Ce support constitué de 2 conducteurs à symétrie cylindrique de même axe, l'un central de rayon R1, l'autre périphérique de rayon R2, séparés par un isolant.  Par rapport à la paire torsadée, le câble coaxial possède une immunité plus importante au bruit et permet d'obtenir des débits plus importants. Une version du câble coaxial, le CATV, est utilisée pour la télévision par câble. I.2.c. La fibre optique : La fibre optique est apparue vers 1972 (invention du laser en 1960) et constitue un domaine en plein développement du fait d'un grand nombre d'avantages :
Les fibres optiques véhiculent des ondes électromagnétiques lumineuses ; en fait la présence d'une onde lumineuse correspond au transport d'un "1" et son absence au transport d'un "0" ; les signaux électriques sont transformés en signaux lumineux par des émetteurs ; les signaux lumineux sont transformés en impulsions électriques par des détecteurs. Les émetteurs de lumière sont, soit des LED (Light Emitting Diode ou Diode Electro-Luminescente) classiques, soit des diodes lasers (composants plus délicats). Les détecteurs de lumière sont, soit des photo détecteurs classiques, soit des photo détecteurs à avalanche. La propagation des signaux lumineux s'effectuent par réflexion sur une surface ; en effet, pour une longueur d'onde donnée et une inclinaison du rayon par rapport à la normale à la surface de séparation entre deux milieux, la lumière incidente se réfléchit totalement (pas de réfraction) ce qui signifie que l'on peut "emprisonner" un ou plusieurs rayons à l'intérieur d'un milieu tubulaire. En fait, il existe actuellement trois types de fibres optiques ; le premier type est appelé monomode (un seul rayon lumineux par transmission), les deux autres sont multi modes (plusieurs rayons transmis simultanément). La fibre optique possède aussi quelques inconvénients qui tendent cependant à s'amenuiser avec le développement technologique : - Matériels d'extrémité délicats et coûteux - Courbures brusques à éviter - Connexion délicate de deux fibres Toutefois, du fait de son grand nombre d'avantages, les réseaux utilisent de plus en plus la fibre optique.  I.2.d Les liaisons sans fil : Ils sont possibles grâce à des liaisons infrarouges ou laser sur de courtes distances et grâce aux faisceaux hertziens pour les liaisons satellitaires. Les débits sont très élevés mais les transmissions sont sensibles aux perturbations et les possibilités d'écoute sont nombreuses. |
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