Composants d’un réseau

                                    Composants d’un réseau

La carte réseau

La connexion entre ordinateurs nécessite une carte réseau implantée dans chaque PC (aussi appelées NIC, Network Interface Card). Les cartes réseaux locaux les plus courantes sont de type Ethernet.

Le réseau local Ethernet est apparu à la fin des années 70 aux Etats-Unis. Il est né des expériences complémentaires de DEC, Intel et Xerox, bien avant les avancées de la normalisation. Tous les PC peuvent communiquer sur le câble réseau informatique en même temps. Il faut donc une règle dans le cas où deux stations se mettraient à communiquer au même moment. La méthode utilisée est la contention. La principale méthode de contention en réseaux locaux est le CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access), avec détection de collision (CD). C'est ce lle des réseaux Ethernet. Elle consiste pour une station, au moment où elle émet, à écouter si une autre station n'est pas aussi en train d'émettre. Si c'est le cas, la station cesse d'émettre et réémet son message au bout d'un délai fixe. Cette méthode est aléatoire, en ce sens qu'on ne peut prévoir le temps nécessaire à un message pour être émis, transmis et reçu.

La carte adaptateur réseau dépend de :

• de la topologie du réseau
• du type de câblage utilisé
• du type d'ordinateur (MAC, PC, UNIX, ...),
• du type de bus utilisé sur la carte mère de l'ordinateur.

On retrouve dans les PC trois types de cartes réseaux: 10, 100 et Giga Ethernet. Les premières cartes base 10 utilisaient uniquement les connecteurs coaxial et un connecteur spécifique (AUI). Actuellement, les cartes 10 MB utilisent deux connecteurs: coaxial et RJ45. Par contre, les cartes base 100 et base 1000 n'utilisent que le RJ45. Généralement les cartes réseaux sont compatibles ascendantes: une carte réseau Gigabit accepte de travailler en 10 et en 100 (commutation automatique).

L'utilisation d'un réseau en coaxial oblige l'utilisation d'une carte base 10. Comme l'utilisation d'un câblage RJ45 nécessite l'utilisation d'un concentrateur.

Les cartes réseaux sont de plus caractérisées par le bus interne utilisé: ISA et PCI. Comme toutes cartes PC, elles sont caractérisées par une adresse et une interruption pour quelles soient reconnues par le PC. Certaines cartes incluent un socket permettant d'insérer une Eprom pour démarrer le PC via le réseau. Cette solution est peu utilisée.

Chaque carte réseau utilisée en RJ45 inclut 2 LED (témoins lumineux). La première, généralement en vert signale que la carte est reliée sur un concentrateur via un câble. La deuxième, généralement orange parfois verte également, signale la transmission / réception de données.

Actuellement les cartes réseaux sont souvent intégrées sur les cartes mères.

Modem

Le réseau téléphonique est prévu pour transporter le son de la voix. Les ordinateurs communiquant en échangeant des 1 et des 0, il suffit donc de transformer ces valeurs binaires en signaux sonores (analogiques) Le modem est en effet capable d'effectuer la conversion dans les deux sens. (Numérique -> analogique   et  analogique -> numérique)

Deux ordinateurs équipés chacun d'un modem peuvent donc s'échanger des messages, en respectant cependant plusieurs conditions. Les deux modems doivent évidemment fonctionner à la même vitesse. La vitesse de transmission est mesurée en bits par seconde (bps). Les vitesses de transmission utilisées vont jusqu'à 56000 bps.

Les données sont généralement transmises par blocs accompagnés d'un code de vérification permettant de détecter les erreurs de transmission. Plus la taille des blocs est importante, plus la transmission est rapide. En revanche, si un bloc comporte une erreur, il doit être retransmis en entier. Avec une ligne téléphonique de mauvaise qualité, des blocs de petite taille donnent parfois de meilleurs résultats. Les programmes de communication modernes sont capables de faire varier automatiquement la taille des blocs. Si un bloc de grande taille comporte une erreur, il est découpé en blocs de plus petite taille avant d'être retransmis.
 

Les différents types de modems : Les modems internes et externes.

Les modems internes sont moins chers et se présentent sous la forme d'une carte à insérer à l’intérieur de l’unité centrale (slots d'extension). Un câble permet de la relier à la prise téléphonique murale. Les modems externes sont plus encombrants et plus Les modems externes présentent deux avantages: ils peuvent être transportés aisément d'un PC à un autre, et leur face avant comporte des indicateurs lumineux qui permettent de contrôler le déroulement des opérations de transmission.

Répéteurs / Amplificateurs

C’est un appareil "non intelligent" contrairement aux ponts et routeurs. Il se contente de recevoir les signaux de données, les amplifier et les envoyer sur un autre câble, permettant à l'information de parcourir de grandes distances sans altération.

Le répéteur permet d'outrepasser la longueur maximale imposée par la norme d'un réseau. Il est également capable d'adapter deux médias Ethernet différents. (Par exemple 10base2 vers 10baseT). Cette dernière utilisation qui est la principale actuellement.

Remarque : Le pont  travaille sur le niveau  1 du modèle OSI.

Hub (concentrateur)

C'est  un appareil qui permet le partage d’une ligne de transmission commune entre plusieurs utilisateurs. Il amplifie le signal pour pouvoir le renvoyer vers tous PC connectés. Toutes les informations arrivant sur l'appareil sont donc renvoyées sur toutes les lignes (ports). Dans le cas de réseaux locaux importants par le nombre de PC connectés ou par l'importance du flux d'informations transférées, on ne peut utiliser des HUB. En effet, dès qu'un PC dit quelque chose, tout le monde l'entend et quand chacun commence à transmettre, les vitesses diminuent directement.

Les HUB sont caractérisés par un nombre de connexion: 4, 5, 8, 10, 16, 24, ...

Remarque : Selon la norme, le nombre maximum de HUB en cascade (raccordés port à port, par de types empilables) est limité à 4 entre 2 stations pour le 10 base T et à 2 pour le 100 base T. Ces limites n’existent pas avec les switchs.

Remarque : Le HUB  travaille sur le niveau  1 du modèle OSI.

Switch (commutateur)

D'aspect extérieur, le switch  est équivalent à un HUB, mais le fonctionnement est différent.

Un switch décode l'entête d’un message pour connaître le destinataire et ne l'envoie que vers celui-ci. Ceci réduit le trafic sur le câblage réseau.

Les switches remplacent de plus en plus les HUB'S. Les prix deviennent pratiquement équivalents.

La majorité des switches peuvent utiliser le mode Full duplex. La communication est alors bidirectionnelle, doublant le taux de transfert maximum. L'utilisation des switches permet de réduire les collisions sur le câblage réseau.

Il n'y a (en théorie) pas de limitations du nombre de switchs en cascade sur un réseau.

Lorsqu'un PC (PC1) communique vers un autre PC (PC2) connecté sur le même switch. Le message de départ incluant l'adresse de destination, le switch va retrouver directement dans sa table l'adresse du PC2 et va rediriger le message sur le port adéquat. Seul le câblage des 2 ports (PC1 et PC2) vont être utilisés. D'autres PC pourront communiquer en même temps sur les autres ports.

Les switches fonctionnent avec le principe  Store and Forward. Ils  stockent  toutes les trames avant de les envoyer sur le port adéquat. Avant de stocker l'information, le switch exécute diverses opérations, allant de la détection d'erreur à la  construction de la table d'adresses.

Remarque : Le switch  travaille sur le niveau  2  du modèle OSI.

Ponts (bridge)

Le pont, élément le plus simple, permet de relier des réseaux locaux de même type, tandis que le routeur est capable d'interconnecter des réseaux informatiques de types différents.

La technologie CSMA/CD atteint vite ses limites quand le réseau est encombré. Une amélioration possible quand on ne peut pas changer de technologie (augmentation du débit) est d’utiliser un ou plusieurs ponts (“ bridges ”) pour regrouper des machines qui ont entre-elles un dialogue privilégié.

De nos jours le pont en tant que tel est de moins en moins utilisé.

 Un pont :

–        C’est un dispositif matériel ou logiciel.

–        Il possède deus interfaces.

–        Agit au niveau de la couche 2 ISO, donc au niveau de la trame physique.

–        Réduit le taux de collisions en réduisant le trafic inutile, donc améliore l’usage de la bande passante.

–        Moins cher qu’un routeur et plus rapide (services rendus moins complets).

–        Relie deux segments en un seul LAN.

–        Les deux segments doivent utiliser le même protocole TCP/IP ou autre.

–        Un pont contient un cpu, il est en général administrable à distance.

–        Il existe des ponts entre Ethernet et Token-ring.

Routeur

Les routeurs sont des équipements spécialisés qui permettent d'effectuer les tâches de routage c’est à dire l’acheminement de l’information entre deux réseaux locaux. Ces paquets sont acheminés d'un nœud  à un autre par des techniques de routage. Le routage se base sur les informations d'adressage contenues dans une "en-tête" se trouvant  au début de chaque paquet de données.

Les hubs et switchs permettent de connecter des appareils faisant partie d'une même classe d'adresse en IP ou d'un même sous/réseau.

Un routeur réunit des réseaux au niveau de la couche réseau (couche 3), il permet de relier 2 réseaux. En effet, il filtre les informations pour n'envoyer que ce qui est effectivement destiné au réseau suivant. L'utilisation la plus courante est la connexion de multiples stations vers INTERNET. Les données transitant sur le réseau local (non destinées à Internet) ne sont pas transmises à l'extérieur. De plus, les routeurs permettent en partie de cacher le réseau. En effet, dans une connexion Internet par exemple, le fournisseur d'accès donne une adresse TCP/IP qui est affectée au routeur. Celui-ci, par le biais d'une technologie NAT / PAT (Network address translation / port address translation) va rerouter les données vers l'adresse privée qui est affectée au PC.

- Les routeurs ne servent pas qu'à connecter des réseaux à Internet, ils permettent également de servir de pont (Bridge) pour se connecter à un réseau d'entreprise.

- Les routeurs utilisent des algorithmes de routage et des tables de routage afin de choisir le chemin du prochain nœud du réseau.

On parle de routage statique (tables de routage statique) et de routage dynamique (les tables de routage s’adaptent au trafic du réseau).

- Les algorithmes de routage les plus utilisés sont ; Le RIP (Routing information service)
et l’OSPF (Open shortest path first).

Remarque : Deux  Stations dans un même réseau ou même sous-réseau peuvent communiquer directement ou avec de simples équipements (hub ou switch).

Mais deux  stations dans 2 sous réseaux différents doivent communiquer via un routeur.

Passerelle ( gateway )

Pour raccorder deux réseaux  non forcément contigus utilisant des protocoles différents, il faut faire appel à  une « passerelle ». Son rôle est de prendre une décision sur la route à suivre et de convertir le format des données pour être compatible avec le réseau à atteindre (en fonction de la route).

La fonction passerelle consiste en la traduction de protocoles : X25, Token ring, Ethernet, ATM,…