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Structure générale des réseaux informatiques

Classification des réseaux
Les réseaux de télécommunications
Topologie des réseaux
Architectures de réseaux
Réseaux locaux
Les réseaux large bande
Présentation de l’Internet

Les connexions
Les modes de commutation (switching)
Les différents supports de communication

L’architecture ISO
L’architecture TCP/IP

Depuis l’antiquité, l’homme n’a pas cessé de chercher les différents moyens (parole, gestes de la main, signaux de fumée, tam-tam, document écrit,...)pour faire véhiculer le message à son correspondant, et donc pour communiquer. Ainsi, l’être humain, à travers des époques successives, a fournit ses efforts intellectuels aussi bien que physiques afin de découvrir des méthodes de communications adéquates.

Le fruit de ces efforts a été couronné, pour la première fois dans l’histoire des télécommunications, par l’invention de télégraphe optique (1er réseau de télécommunications). Et, après la découverte de l’électricité, ce télégraphe optique s’est évolué vers le télégraphe électrique. Et en 1965, une nouvelle technologie voit le jour c’est le téléphone proposé par F.Bourseul.

En 1870, le britannique J.Maxwell va mener vers de très importants progrès lors de ces études des ondes électromagnétiques et a démontré que ces ondes voyagent aussi bien dans le vide que dans la matière, à la vitesse de la lumière. Cela a permet de réaliser les premières expériences de la radio (transmission sans fil) en 1895, par le physicien Marconi .

Au début du XXème siècle, une nouvelle révolution pour les télécommunications s’amorce, celle de l’électronique. Cette époque est caractérisée par l’invention des composants et circuits électroniques de base et de bonne  qualité : le transistor en 1947, puis les circuits intégrés dans les années 1960.

La naissance du premier ordinateur arriva en 1949, par l’américain Von Neumann : c’est le début de traitement électronique de l’information (l’Informatique). Et en 1971, la création du premier microprocesseur permet la miniaturisation des matériels informatiques et leur émergence dans les techniques de télécommunications mettant à jour un nouveau réseau : le réseau informatique.

Dès lors, ce progrès a bouleversé, complètement, notre vie sociale et a laissé un impact positif sur le train économique.
Le dynamisme économique provoquée par le secteur de télécommunications, a mené à la création de nouveaux emplois dans différents secteurs, et par la suite, la baisse du taux de chômage.

Cette mutation n’a pas touché les entreprises et l’économie, en général, mais aussi l’ensemble du tissu social. Ainsi, il s’est produit un changement sur nos manières de produire, de travailler, de communiquer et ,même, d’utiliser les moyens de communications. Une telle mutation est positive pour les uns (liberté d’expression, ouverture vers des cultures, démocratie électronique,...), et négatives pour les autres qui voient que, par exemple, l’effet de la mondialisation perturbe les coutumes et la culture de la population, ce qui a permet aux certains Etats d’adopter et de reconnaître les valeurs juridiques des documents.

Ces émergences n’ont pas empêcher l’évolution des nouvelles technologies telles que la radiomessagerie, le téléphone mobile ou portable, les autoroutes des fibres optiques et Internet (réseau des réseaux informatiques).

Structure générale des réseaux informatiques

 Un ordinateur est une machine permettant de manipuler des données. On peut faire relier plusieurs ordinateurs c’est-à-dire établir un réseau, pour permettre, par exemple :
- le partage des fichiers, d’applications ;
- la communication entre personnes (grâce au courrier électronique, la discussion en direct ,...) ;
- la garantie de l’unicité de l’information (bases de données) ;
- etc.

Un réseau informatique est une collection d’objets de télécommunications et d’informations (ordinateurs, stations de travail, cartes réseaux, modems, imprimantes réseaux, liaison téléphonique,…). Ces entités sont reliées et connectées entre elles par l’intermédiaire des lignes physiques appelées lignes de communications qui servent de transport et d’échange des données et des informations.

L’évolution des schémas de communications des réseaux informatiques se sont succédés depuis le début de l’ère de l’informatique dont le facteur des coûts des équipements a été relativement majeur dans la conception.

En passant par un système de traitement centralisé (Mainframe) avec lequel tous les terminaux sont connectés au centre par un raccordement plus ou moins important, jusqu’à l’apparition des mini-calculateurs qui se sont intégrés dans des Systèmes Distribués coexistant au côté des Systèmes Centralisés. Et, dans les années 80 l’informatique personnelle s’impose peu à peu avec la naissance des micro-ordinateurs qui offrent la possibilité d’être raccordés à un réseau par des interfaces spécifiques.

Classification des réseaux

Les réseaux informatiques peuvent être classés en se basant sur plusieurs critères, par exemple la distance entre entités communicantes.

Ainsi, on trouve des réseaux limités à des très courtes distances déterminées par des fils électriques spéciales à l’intérieur d’un même ordinateur, ces fils électriques sont appelés des bus . Cette approche peut être étendue pour atteindre un environnement local, on parle de RLE (Réseau Local d’Entreprise) ou LAN (Local Area Network). Si la distance est plus grande, nous parlons de RM (Réseau Métropolitain) ou MAN (Metropolitain Area Network) qui correspond à un réseau de ville. Enfin, si la distance est très grande nous parlons de RLE (Réseau Longue Distance) ou WAN qui sont des réseaux destinés à transporter les données à l’échelle d’un pays. Dans ce dernier catégorie on distingue deux sortes : le réseau terrestre (infrastructures au niveau sol), et le réseau satellitaire (engins spatiaux).

Les réseaux de télécommunications

Se sont des réseaux utilisés dans l’industrie. La communication s’effectue en temps réel et à des instants très précis. L’application de base est la téléphonie. Il tient en compte d’un temps de réponse limité à une valeur d’une cinquantaine de milli-secondes en aller-retour.

Topologie des réseaux

 Un réseau informatique est constitué d’ordinateurs reliés entre eux grâce à du matériel (câblage, cartes réseaux, ainsi que d’autres équipements permettant d’assurer la bonne circulation des données). L’arrangement physique de ces éléments est appelé Topologie physique. Il en existe trois :
- la topologie en bus
- la topologie en étoile
- la topologie en anneau

 Par symétrie, cette topologie physique doit être complétée par une topologie logique qui correspond à la façon avec laquelle les données transitent dans les câbles.

Topologie en bus
 

C’est l’organisation la plus simple d’un réseau. Tous les ordinateurs sont reliés à une même ligne de transmission ou bus (ligne physique) par l’intermédiaire d’une câble (généralement coaxial).

Topologie en étoile
 

Comme son nom l’indique, une topologie en étoile consiste en la liaison concentrée de tous les ordinateurs qui convergent vers un système matériel appelé hub ou concentrateur : c’est une boîte comprenant un certain nombre de jonctions auxquelles on peut connecter les câbles en provenance des ordinateurs.

Topologie en anneau
 

Dans un réseau en topologie en anneau, les ordinateurs forment une boucle sur laquelle chacun d’entre eux va "avoir la parole" successivement.
	En réalité, dans une topologie en anneau les ordinateurs ne sont pas reliés en boucle, mais sont reliés à un répartiteur (appelé MAU, Multistation Access Unit) qui gère la communication entre les ordinateurs en impartissant à chacun d’entre eux un temps de parole.

Architectures de réseaux

Pour réaliser le transport des données d’une extrémité à l’autre, le réseau physique ou matériel doit comprendre une architecture logicielle spécifiée pour s’assurer de transfert des données jusqu’au destinataire.
Pour cela, on adopte une architecture qui est, en fait, spécifique pour chaque type de réseau, et qui définit une certaine hiérarchie à suivre pour expédier les données.

Structure en couches
 

L’architecture de réseau est, en général, structurée sous forme de couches qui dépendent, à leurs tours, du type de réseau. Entre deux couches adjacentes (d’une même machine) on trouve une interface. Cette interface permet de définir un ensemble d’opérations élémentaires et des services que la couche inférieure offre à la supérieure, et cela après traduction par la couche inférieure pour le compte de la supérieure.

Protocole
 

Chaque couche N d’une machine de réseau gère la conversation (~ communication) avec la couche N d’une autre machine de ce même réseau. Cette conversation est caractérisée par un certain nombre de règles et conventions qui sont connus sous le nom de protocole (ou protocole de la couche N). En réalité, les données de la couche N d’une machine ne sont pas directement transférées à la couche N d’une autre machine, mais chaque couche passe les données et le contrôle à la couche immédiatement inférieure, jusqu’à la plus basse, et cette dernière couche est appelée la couche physique qui est responsable , réellement, de la communication.

Réseaux locaux

Introduction

Un réseau local indique une architecture distribuée, localisée géographiquement. On découpe généralement les réseaux locaux en trois catégories :
(1) les réseaux métropolitains ou MAN (Metroplitan Area Network) ;
(2) les réseaux d’établissement ou LAN (Local Area Network) ;
(3) les réseaux départementaux ou structures d’interconnexion locales ou DAN (Departemental Area Network).

Le réseau local a pour objet la transmission de toutes les données informatiques à l’intérieur d’une société. Deux organismes ont particulièrement contribué aux travaux dans le domaine des réseaux locaux :
- l’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), aux Etats-Unis ;
- l’ECMA (European computer Manufactures Association) en Europe.

Les constituants matériels d’un réseau local

Les éléments matériels permettant d’interconnecter les ordinateurs sont les suivants :
(a) la carte réseau (parfois appelé coupleur) : elle permet d’interfacer l’ordinateur au support physique, c’est-à-dire mémoriser pendant un certain temps les informations passant à travers les lignes physiques ;
(b) Le transmetteur «tranceiver» (appelé aussi adapteur) :il permet d’assurer la transformation des signaux circulant sur le support physique, en signaux logiques manipulables par la carte réseau, aussi bien à l’émission qu’à la réception ;
(c) La prise il s’agit de l’élément permettant de réaliser la jonction mécanique entre la carte réseau et le support physique ;
(d) Le support physique d’interconnexion : c’est le système de câblage qui permet de relier les ordinateurs entre eux. Les câbles utilisées comme supports de transmission sont les suivants : le câble coaxial, la paire torsadée et la fibre optique.

Les équipements d’interconnexion

Une organisation comporte généralement plusieurs réseaux locaux reliés entre eux c’est-à-dire interconnectés.
Pour établir une telle interconnexion on déploie les principaux équipements matériels suivants :
- les répéteurs : permettent de régénérer un signal ;
- les ponts (bridges), permettant d’acheminer les informations entre réseaux locaux de même type (c-à-d avec le même protocole) ;
- les passerelles (gateways), permettant de relier des réseaux locaux de types différents (en créant un pont entre eux) ;
- les routeurs, permettant de relier de nombreux réseaux locaux de telles façon à permettre la circulation des données d’un réseau à un autre de la façon optimale (en trouvant une route à travers les divers ponts pour atteindre la station cible).

Topologies logiques des réseaux locaux

Les dispositifs matériels ne sont pas suffisants à l’utilisation du réseau local. Il faut définir une méthode d’accès standard (selon la normalisation) afin que les ordinateurs connaissent la manière avec laquelle échangent les informations. Cette méthode (ou technique) d’accès est appelée topologie logique.

La topologie logique est réalisée par un protocole d’accès. Les protocoles d’accès les plus utilisés sont :
- ETHERNET : comprend des brins de 500 mètres au maximum, interconnectés les uns aux autres par des répéteurs ;
- TOKEN-RING : l’accès au réseau est géré par un jeton (anneau à jeton).

On trouve, aussi, le réseau local FDDI (Fiber Distributed Data Interface) qui semble aujourd’hui la principale solution adaptée à la demande d’interconnexion de réseaux locaux dans un contexte de réseau fédérateur. Les réseaux FDDI utilisent comme support physique la fibre optique, et ils reposent sur une topologie en double anneau.

Les réseaux locaux à très haut débit

Dans le cadre des réseaux locaux, le futur nous réserve des bouleversements profonds. La partie locale doit prendre en charge des informations diverses qui doivent parvenir à l’utilisateur (ou en partir).
- Le débit : le débit est la quantité d’informations pouvant être transmises (sur une voie de communication) par unité de seconde (1 seconde). Son unité est exprimée en bits/s (bits par seconde) ou Mbits/s (mégabits par seconde).
- Commutateurs ou les éléments de commutation : Ils sont des dispositifs physiques ou ordinateurs spécialisés permettant de sélectionner une ligne de transmission de sortie des données, parmi au moins deux lignes, afin d’expédier les informations. Ces commutateurs sont appelés parfois "des processeurs d’interface de messages" (en anglais :Interface Message Processor ou IMP). Quand un message (ou paquet) est envoyé d’un IMP à un autre via un ou plusieurs IMP, le paquet est reçu dans son intégralité par chaque IMP, stocké jusqu’à ce que la ligne de sortie requise soit libre, puis réexpédié : commutation de paquet.
- Les réseaux Ethernet 100 Mbits/s et la commutation : Pour satisfaire à la demande des utilisateurs, le débit des réseaux Ethernet doit augmenter de façon importante. Trois grandes catégories de solutions sont proposées : l'augmentation du débit du support partagé, l'utilisation plus optimisée du support physique par une commutation ou une commutation partielle, ou l'ajout de canaux ou voies de transmission.

Les réseaux locaux industriels

Ils sont utilisés dans le domaine industriel, et ils permettent d’interconnecter divers équipements de contrôle et de mesure pour permettre d’échanger des informations et de les exploiter très rapidement (en temps réel).

Les réseaux large bande

Dans le perspective de l’utilisation de plusieurs applications informatiques, qui demandent, particulièrement, le déploiement de plusieurs médias telles que la voix, les données, les images animées, le graphisme et des assistances diverses, les concepteurs dans le domaine des réseaux ont décidé d’évoluer vers des débits plus élevés, et par la suite intégrer la large bande.

La large bande signifie que le réseau est apte à transporter de très hauts débits en intégrant simultanément voix, données et image. En outre, le réseau doit tenir compte de la commutation de plusieurs sous-canaux (multi-selection).
Le débit dans ces supports peut atteindre jusqu’à 9953,28 Mbits/s. Parmi les supports de communication utilisés :
- SONET (Synchronous Optical NETwork) ;
- SDH (Synchronous Digital Hierarchy)

Le réseau large bande le plus connu c’est le RNIS (Réseau Numérique à Intégration de Service, ISDN en anglais) qui admet des connexions à commutation et sans commutation.

Présentation de l’Internet

Histoire

Internet est défini comme étant un ensemble de réseaux hétérogènes interconnectés.

Son concept a été développé dans le milieu des années 70 par le DARPA (Defense Advanced Research Agency) c’est-à-dire l’Agence pour les Projets de Recherches Avancées dans la Défense. Ce réseau l’appela, à cette époque Arpanet.

À partir de 1979, le DARPA, avec l’implication des chercheurs expérimentés, fonda un comité de coordination appelé ICCB (Internet Control and Configuration Board - Conseil pour la Configuration d’Internet et Contrôle).

Le DARPA a démarré Internet en 1980, trois ans après, il établit les protocoles TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) dans les réseaux grande distance. Au même moment Arpanet a été scindé en deux réseaux séparés, un pour la recherche (ARPANET), et un autre, plus grand, réservé aux militaires (Milnet). Ensuite, après, le protocole TCP/IP s’est intégré dans la plupart des universités qui utilisaient une version UNIX de l’université de Californie (Unix Berkeley), et cela a été fait par l’intermédiaire de la société Bolt Beramek et Newman.

Fonctionnement de l’Internet

L’Internet est le résultat de l’interconnexion de différents réseaux physiques par l’intermédiaire des passerelles et des routeurs en respectant certaines conventions.

Chaque machine de l’Internet possède une adresse IP (Internet Protocol) Cette adresse permet de reconnaître une connexion au réseau Internet d’un ordinateur donné. L’adresse IP (32 bits) est constitué de deux parties : un identificateur de réseau et un identificateur de la machine pour ce réseau.

Les adresses IP sont réparties sur quatre classes, chacune d’elles permet d’attribuer un code ou numéro pour chaque réseau comprenant un certain nombre de machines :
- Classe A : 126 réseaux (1.0.0.0 à 126.0.0.0 c’est-à-dire le premier octet représente le réseau, le nombre 127 est réservé et le réseau 0 n’existe pas) et 16 777 216=224-2 hôtes (c’est-à-dire ordinateurs) ;
- Classe B :16 384 réseaux (128.0.0.0 à 191.255.0.0, c’est-à-dire les deux premiers octets représentent le réseau avec les deux premiers bits sont 1 et 0) et 65 535=216-2 hôtes ;
- Classe C : 2 097 152 réseaux (192.0.0.0 à 255.255.255.0, c’est-à-dire les trois premiers octets représentent le réseau avec les trois premiers bits sont 1, 1 et 0) et 254=28-2 hôtes ;
- Classe D : adresses de groupe.

Les adresses IP sont traités par des routeurs qui effectuent le routage en se basant sur le numéro de réseau. Un hôte relié à plusieurs réseaux aura plusieurs adresses IP. En fait, une adresse n’identifie pas simplement une machine mais une connexion à un réseau.

Les adresses Internet sont attribuées par un organisme central qui s’appelle le NIC. Mais, on peut définir nos propres adresses si on n’est pas connecté à l’Internet.
Les adresses IP figurantes sur les machines sont des adresses logiques, et c’est le logiciel réseau qui le convertit en adresse physique utilisée pour transmettre le message (le trame). Cette traduction est effectuée au moyen du protocole ARP (Address Resolution Protocol) qui permet, de même, de déterminer l’adresse physique destinataire. Pour optimiser le fonctionnement de ARP chaque machine tient à jour, en mémoire, une table des adresses résolues (mémoire cache).
Il existe aussi un protocole RARP qui permet de faire l’inverse de ARP, c’est-à-dire permet de déterminer l’adresse logique à partir de l’adresse physique d’une machine (cas de serveur Proxy).

Le routage IP

Internet résulte de l’interconnexion de différents réseaux physiques par des machines appelées routeurs. Chaque réseau, contenant un ensemble de hôtes, est connecté , éventuellement, à un routeur. Le routeur permet de déterminer l’adresse physique de destinataire et de faire circuler les messages (paquets).

Il existe deux types de routage :
- Routage direct : consiste à faire rattacher deux machines au même routeur.
- Routage indirect : c’est le routage le plus complexe car il consiste à faire envoyer les messages de routeur en routeur jusqu’au destinataire en se servant des tables de routage.

Table de routage : c’est une mémoire qui garde l’adresse IP (de l’hôte de destinataire) pour chaque numéro de réseau à atteindre. Elle peut, également, contenir une adresse de routeur par défaut.

Notion de masque : un masque est un moyen permettant de reconnaître le numéro de réseau de l’adresse IP en question.
Exemple : pour la classe C le masque, en décimale, est 255.255.255.0 . Mais en réalité, on peut avoir 4 cas de figures possibles pour le masque du réseau 194.204.248.130 , et cela pour créer des sous-réseaux:
- Les 2 premiers bits du 4ème octet sont 00 et le masque est 255.255.255.0 ;
- Les 2 premiers bits du 4ème octet sont 01 et le masque est 255.255.255.64 ;
- Les 2 premiers bits du 4ème octet sont 10 et le masque est 255.255.255.128 ;
- Les 2 premiers bits du 4ème octet sont 11 et le masque est 255.255.255.192.

Les fondements de communications

Les connexions

 Pour pouvoir établir une communication entre deux entités de niveau (N) du réseau, il faut mettre en place une connexion afin d’émettre ou recevoir les informations. Cette connexion se fait sur demande préalable de la part d’émetteur, et la décision est laissée soit pour le récepteur, soit pour le gestionnaire de service.

Les modes avec connexion :

Le mode avec connexion consiste à faire appel à 3 phases distinctes : l'établissement de la connexion, le transfert de données et la libération de la connexion.
Dans le mode avec connexion, la transmission des données est sécurisée puisque l’émetteur et le récepteur se mettent d’accord, et par la suite le contrôle est effectué, au moins, au niveau des deux extrémités. En plus, l’émetteur et le récepteur négocient, sur quelques paramètres définissant les limites admissibles pour le transfert des données : c’est la négociation de la qualité de service ou QoS (Quality of Service).

En revanche, le mode avec connexion présente quelques inconvénients :
- la lourdeur de mise en œuvre : temps d’émission plus long,... ;
- la difficulté de mise en œuvre de plusieurs requêtes de même nature (exemple : diffusion de fichier) : applications multipoints.
Exemple de réseau en mode connecté est l’ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Les modes sans connexion

Le mode sans connexion n’a pas besoin de présence, à la fois et en même temps, des entités communicantes distantes. Il n’y a pas de négociation entre l’émetteur et le récepteur. Pour mettre en place cette connexion, il faut penser à un logistique afin de s’assurer du transfert des données : c’est la structure en couches, telle que chaque couche rend service à celle qui est inférieure.

La difficulté de mode sans connexion réside sur l’établissement du contrôle de communication par le gestionnaire de réseau qui doit prendre des précautions.
En outre, dans une communication en mode non connecté, les données (ou unités de données) sont connues à l’avance, et joignes par des informations de contrôle ainsi que l’adresse complète des deux entités c’est-à-dire émetteur et récepteur.

Les modes de commutation (switching)

La commutation est une fonction qui permet de réaliser une liaison temporaire entre l’équipement demandeur (émetteur), et l’équipement demandé (récepteur), à travers le réseau. Il existe 3 principaux types de commutation :
- Commutation de circuits ;
- Commutation de messages ;
- Commutation de paquets.

Commutation de circuits

Avant d’effectuer une communication entre deux entités, il est établi un circuit entre les deux à travers lequel, durant la communication, les informations transitent.
Le circuit est libéré dès que les deux abonnés décident d’interrompre la communication, et mettent fin au transmission des données.
Le problème qui se pose est de pouvoir réserver des ressources (mémoires, files d’attente,..) dans le cas ou plusieurs communications utilisent la même liaison c’est-à-dire le même circuit.
L’application exemple de type réseau est le service téléphonique. Le service offert est orienté connexion où on distingue trois étapes : l'établissement de la connexion, le transfert de l’information et la libération de la connexion .

Commutation de messages

Un message est une suite d’informations constituant un tout pour l’expéditeur et le destinataire (un fichier complet, une ligne tapée sur un terminal,...).
Dans ce type de commutation le message transitant sur la ligne, passe à travers des éléments intermédiaires avant d’arriver au destination. Ces éléments sont appelés les nœuds de commutation qui servent de contrôler et corriger les erreurs des messages avant qu’ils soient acquittés au nœud suivant. D’où, il faut penser au contrôle du flux des messages et l’introduction des politiques de sécurisation des données si, par exemple, une liaison tombe en panne. Donc l’inconvénient est le temps d’attente qui augmente énormément, par contre l’utilisation meilleure des ressources est un avantage.

Commutation par paquets (packet switching)

Comme nous venons de voir au paragraphe précédente, le temps de réponse sera plus important le cas où les messages sont très longs. La solution est de découper le message en morceaux appelés paquets dont la longueur maximale est de l’ordre de 1000 ou 2000 bits.
Les paquets sont envoyés indépendamment les uns des autres, et les nœuds de commutations tiennent en compte de cette situation pour les aiguiller vers la bonne sortie en se servant, par exemple, d’une table de routage.

Plusieurs paquets provenant des messages différents peuvent arriver au même nœud, et pour les faire sortir on procède au multiplexage temporelle. Cette technique de commutation est meilleure en temps de réponse et reprise sur erreur, mais le problème à résoudre est le réassemblage des paquets pour reformer le message original avant de le donner au couche supérieure.

Note : Internet utilise une commutation de paquets.

Il existe un autre mode de commutation c’est la commutation de cellules qui est une commutation de paquets assez particulière : les paquets ont une longueur fixe maximale de 53 octets. Chaque cellule possède un certain nombre de champs d’informations y compris l’en-tête de cellule.

Les différents supports de communication

Les Terminaux

Une liaison physique entre deux entités communicantes est établit par l’intermédiaire des deux organes qui sont connectés. Ces organes sont appelés Terminaux.
Il existe deux types de terminaux : les ETTD (Equipement Terminal de Transmission de Données) et les ETCD (Equipement Terminal de Circuit de Données). L’ETTD c’est le terminal dans le sens classique c’est-à-dire l’équipement sur lequel l’utilisateur travaille. L’ETCD est un dispositif placé à chaque extrémité de support de transmission et il sert d’adaptation de signal à transmettre.

Les ETTD se regroupent en 4 catégories :
- Terminaux lourds : mini-ordinateurs performants ;
- Terminaux légers : se sont des terminaux composées d’un clavier et d’un écran de visualisation ;
- Terminaux intelligents : ils sont plus évolués que les terminaux légers car ils servent d’envoyer vers un centre de traitement que des informations nécessaires ;
- Postes de travail : ils sont situés entre les terminaux lourds et les terminaux intelligents. Ils possèdent des processeurs puissants, des disques durs de plusieurs centaines de Moctets et des entrées-sorties de plusieurs débits.
Tous les équipements terminaux qui comprennent l’ensemble des matériels informatiques pour traitement des données, sont regroupés sous le vocable de TE (Terminal Equipement).

Les Modems
 

Un modem permet la transformation des signaux binaires (suite des 0 et des 1) manipulables par l’ordinateur vers des signaux analogiques indiquant également des valeurs numériques. Il sert de lien entre deux ordinateurs via la ligne téléphonique. Ainsi, le modem module les informations numériques en ondes analogiques et, en sens inverse, démodule les données numériques (Modulateur/DEModulateur).

Les jonctions

Les jonctions sont des points de connexion ou des circuits de liaison qui sont placées dans des zones de communication spécifiques assurant le transfert des données.
La jonction V.24 est très utilisée pour faire communiquer les micro-ordinateurs avec le monde extérieur.
L’avis V.24 normalise les circuits entre l’ETTD et l’ETCD. Chaque circuit de l’avis est identifié par un numéro et définit une fonction ou une commande spécifique.

Les câblo-opérateurs

On désigne par opérateurs les entreprises et les organismes chargés de mettre en place des réseaux câblés utilisant des câbles.
Ces câbles sont des supports ou moyens de transmission d’une très grande quantité d’informations (ou signaux) diversifiées et de bonne qualité comme la parole ou les données (vidéo) en plus des images animées, donc elles sont caractérisées par des hauts débits.
Ces câbles commencent à être exploitées en numérique (exemple : télévision numérique) alors qu’elles étaient , depuis longtemps, exploitées en analogique.
Les applications vidéo sont nombreuses : elles vont de la télésurveillance au transport de canaux de télévision en passant par la messagerie d’images vidéo.
Les réseaux câblés, utilisés par les diffuseurs, sont réalisés avec un support de câble coaxial, le CATV (Câble d’Antenne de TéléVision), qui n’est autre qu’un câble coaxial de 75? dont la largeur de bande avoisine les 400MHz.

La fibre optique

La fibre optique est de plus en plus utilisée, elle est devenue concurrentielle en prix et en connecteurs (coût d’installation).
La bande passante de la fibre optique est beaucoup plus importante c’est-à-dire qu’elle permet de transférer une très grande quantité d’informations.
La fibre optique présente une faible encombrement. Un autre avantage c’est qu’elle est moins sensible aux bruits et évitable aux interférences électromagnétiques ce qui entraîne une minimisation du taux d’erreurs de transmission.

Le support physique comporte des composants extrémités suivants :
- Une diode électroluminescente (DEL) qui ne comporte pas de cavité laser ;
- Une diode laser (DL) ;
- Un laser modulé.

Le satellite

La transmission par satellite a débuté dans les années 80, et le premier satellite qui a été lancé portait le nom de Telstar.
Les satellites de télécommunications tournent avec une vitesse angulaire égale à celle de la rotation de la Terre sur elle-même, et cela dans un chemin circulaire appelé orbite. Mais, les satellites apparaissent immobiles pour un observateur terrestre, on dit qu’elles sont géostationnaires. La distance Terre-orbite est d’environ 36000 km.
Les liaisons satellites sont plus ou moins rapides, et les transmissions s’effectuent via des lignes téléphoniques (par des modems par exemple).

Les stations terrestres communiquent entre elles via le satellite, et pour éviter tout encombrement, des politiques d’accès ont été adoptées pour permettre une utilisation maximale de canaux. Ces politiques d’accès regroupent les techniques qui sont classées en trois grandes catégories :
1) les politiques de réservation ;
2) les politiques d’accès aléatoire ;
3) les politiques de réservation par paquet.

Architecture des réseaux

Pour assurer le transfert des données d’une extrémité à l’autre il faut implanter une architecture logicielle permettant d’ordonner la transmission des informations.
L’architecture logicielle peut être défini par un ensemble de règles suivant une normalisation mondiale. Ainsi, deux grandes architectures sont concurrents :
- Architecture de la normalisation ISO (Interconnexion des Systèmes Ouverts – OSI = Open System Interconnection) ;
- Architecture de l’environnement TCP/IP ;
- Le modèle UIT-T (Union Internationale des Télécommunications).

L’architecture ISO

 L’architecture ISO forme le modèle de référence pour les autres architectures. Ce modèle comporte 7 couches :
- la couche Physique ;
- la couche Liaison de données ;
- la couche Réseau ;
- la couche Transport ;
- la couche Session ;
- la couche Présentation ;
- la couche Application.

Chaque couche est située dans un niveau (N), et qui rend un service (N) (ensemble d’actions, d’événements et de primitives) en respectant un ensemble de règles nécessaires définissant les mécanismes qui vont permettre de transporter les informations d’un niveau (N) à un autre niveau (N) : c’est le protocole de niveau (N) ou , tout simplement, protocole (N).

L’interface ou frontière couche (N+1)/N sert d’échanges de différents paramètres pour la réalisation des services (N). Ces échanges s’effectuent dans des points particuliers appelés les points d’accès au service (N) ( (N)- Service Access Point) ou les (N)-SAP. Un service (N) peut être fourni et accompli par un ensemble d’unités appelées entités (N). Chaque entité (N) interagit avec son homologue (par un protocole (N)) ou avec une entité (N+1) aux points d’accès aux services (N).

L’ensemble des données provenant de l’interface avec la couche (N) sont définies sous forme une unité de données de service (N) ou (N)-SDU ((N)- Service Data Unit). À celle-ci, elles sont rajoutées des informations de contrôle (N) ou (N)-PCI ((N)- Protocol Control Information) qui proviennent des entités (N), pour enfin, aboutir à une unité de données de protocole (N) ou (N)-PDU ((N)- Protocol Data Unit).

La couche physique

C’est la première couche de l’architecture OSI. Elle a pour objectif de conduire les éléments binaires (suite des 0 et des 1) sur le support physique.
La couche physique est constituée, principalement, du matériel qui fournit des moyens nécessaires pour l’activation et la désactivation des connexions physiques destinées à la transmission des éléments binaires. Elle est formée d’une logique câblée et microprogrammée (partie logicielle). On trouve, en particulier :
- les interfaces de connexions ou jonctions ;
- les modems ;
- les multiplexeurs qui permettent à concentrer plusieurs émissions sur une seule ligne ;
- les nœuds de commutation ;
- divers équipements ou supports spécifiques au réseau, comme un satellite, dans le cas d’une communication par voie hertzienne.

La couche Liaison

La couche Liaison, comme son nom l’indique, est chargée de partager et de lier le support physique unique entre plusieurs stations pour l’envoi des informations. Donc, elle doit s’occuper du maintien, de libération des connexions et du transfert des unités de données de service liaison.
En outre, cette couche liaison a pour but de corriger les erreurs produites au niveau 1.

La couche Réseau

Le rôle de la couche Réseau est de permettre l’acheminement des paquets d’informations jusqu’à l’utilisateur final. Et, cela, en passant par des nœuds de commutations intermédiaires, ou par des passerelles.

Par ailleurs, la couche réseau fournit des moyens nécessaires pour changer entre les entités de niveau transport, des unités de données du service réseau.
Le niveau 3 de la couche réseau possède trois fonctions principales :
- le contrôle de flux des paquets ;
- le routage ;
- l’adressage des paquets.

Deux philosophies peuvent être choisies :
- le mode connecté ;
- le mode non connecté.

La couche Transport

C’est l’ultime niveau qui s’occupe qui s’occupe de l’acheminement de l’information.
Cette couche doit assurer le transfert des données entre les entités de niveau session.
Ce transport doit être transparent c’est-à-dire indépendant des éléments binaires transportés. Le service transport doit optimiser l’utilisation des infrastructures pour avoir un bon rapport qualité/prix.

La couche Session

Comme son nom l’indique, la couche session a pour but d’ouvrir et fermer des sessions entre les utilisateurs.

Pour cela, il faut s’assurer que l’utilisateur ou au moins son représentant (exemple : boîte aux lettres électronique) est bien présent. Donc, cette couche est considérée comme la première couche de l’architecture de réseau hors de la communication proprement dite.
Pour ouvrir une connexion avec une machine distante, la couche session doit posséder un langage compréhensible de l’autre extrémité. Et pour en faire, le passage par la couche Présentation, avant d’ouvrir une session, est obligatoire.
La couche session a la possibilité de gérer quelques fonctionnalités telles que la resynchronisation (reprise d’échange à partir des points précis) et la gestion des interruptions.

La couche Présentation

Les différentes machines connectées ne possèdent pas la même syntaxe pour exprimer les applications qui doivent être effectuées. Et, c’est la couche Présentation qui se charge de la syntaxe des informations et procure un langage syntaxique commun à l’ensemble des utilisateurs connectés , ou bien, aux entités d’application communicantes.

La couche Application

La couche application est la dernière du modèle de référence ISO. Elle contient toutes les fonctions nécessaires pour communiquer entre différents systèmes. Cette couche application s’occupe de la sémantique.

Pour mettre en place cette communication, on associe au niveau de cette couche un processus d’application ou AP (Application Process) qui peut être vu comme étant un ensemble d’entités d’application ou AE (Application Entity). Ces entités , provenant des applications différentes, communiquent entre elles en faisant appel à des éléments de service d’application ou ASE (Application Service Element). L’entité application contient un ou plusieurs ASE. La coordination entre différents ASE est gérée par le composant Objet d’Association Unique ou SAO (Single Association Object) qui contrôle la communication durant toute la vie de cette association.

L’architecture TCP/IP
 

Comme c’est déjà vu, l’architecture TCP/IP a été sollicité par la défense américaine (DOD). Cette architecture est conçue dans le but de faire communiquer plusieurs machines différentes et incompatibles. Les couches, qui sont représentées par des protocoles, sont les suivantes : - La couche d’interface réseau (Network Interface Layer); - La couche Internet (Internet Layer) ; - La couche Transport hôte-à-hôte (Host-to-Host Transport Layer) ; - La couche Application.

Architecture TCP/IP par rapport au modèle ISO

Couche interface réseau

Cette couche est responsable de la transmission des paquets TCP/IP sur le support physique. Les supports physiques peuvent être tels que Ethernet , Token Ring et les réseaux WAN (Wide Area Network) comme X.25 ou Relayage de Trames(voir plus loin).

Couche Internet

Cette couche a pour fonction d’adressage des paquets et le routage. Les protocoles de cette couche sont les suivants :
- IP(Internet Protocol) : protocole responsable d’adressage, fragmentation et réassemblage des paquets ;
- ARP(Address Resolution Protocol) : protocole chargé de la résolution de l’adresse de couche Internet telle que l’adresse physique ;
- ICMP(Internet Control Message Protocol) : son rôle est d’exécuter les fonctions de diagnostic et d’établir un rapport d’erreurs suite au transmission des paquets IP ;
- IGMP(Internet Group Management Protocol) : responsable de la gestion des groupes IP multicast ou multipoint.

Couche Transport

La couche transport (aussi connue sous le nom de la couche transport hôte à hôte) permet de faire communiquer à la couche Application par une session les datagrammes.
Cette couche fournit les protocoles suivants :
- TCP : TCP fournit un service avec connexion de bout en bout. Cette connexion s’effectue par l’intermédiaire de passerelles (gateways) qui prennent en compte le protocole IP comme niveau supérieur. Cela est schématisé par :

TCP permet le recouvrement des paquets perdus durant la transmission ;
- UDP (User Datagram Protocol) : c’est un alternatif de protocole TCP, il fournit un service en mode non connecté. UDP utilise Internet Protocol (IP) pour échanger entre applications des datagrammes (unités de données de taille variable gérées par le logiciel). Pour cela, UDP utilise la notion de PORT pour distinguer les différentes applications (PORT source et PORT destination). UDP est non fiable puisqu’il fonctionne sans reprise sur erreur et n’effectue aucun contrôle de flux.

Couche Application

La couche Application fournit les fonctionnalités et les moyens nécessaires pour accéder aux autres couches, et elle définit les protocoles pour que des applications échangent les données. Il existe plusieurs protocoles et les plus répandus sont les suivants :
- HTTP (HyperText Transfer Protocol) : utilisé pour le transfert des fichiers méttant à jour les pages Web de World Wide Web ;
- FTP (File Transfer Protocol) : pour le transfert interactif des fichiers ;
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) : pour le transfert des courriers électroniques ;
- TELNET : protocole d’émulation Terminal, il est utilisé pour la communication à distance aux hôtes des réseaux.

Et, pour faciliter l’utilisation et la gestion de réseaux TCP/IP, la couche Application dispose des protocoles suivants :
- DNS (Domain Name System) : utilisé pour convertir le nom de l’hôte en adresse IP ;
- RIP (Routing Information Protocol) : utilisé par les routeurs pour échanger l’information de routage sur le réseau Internet IP ;
- SNMP (Simple Network Management Protocol) : utilisé entre la gestion de console et les composants de réseau (routeurs, ponts et hubs intelligent) pour collecter et échanger l’information gérée par le réseau
Parmi des exemples des interfaces de couche Application on trouve les Sockets Windows et le NetBios.