Concepts de base

1. Concepts
   
   
   Les besoins de communications de données informatique entre systèmes plus
   ou moins
   éloignés sont multiples. Il y a, entre autres,
   
   
   
   • Transmission de messages
     
   • Partage de ressources: utiliser la même imprimante depuis plusieurs
     ordinateurs,...
     
   • Partage de programme: utiliser un traitement de texte installé sur un
     serveur,
     accessible depuis plusieurs ordinateurs,...
     
   • Transfert de fichiers
     
   • Consultation de données
     
   • Travail en groupe
     

</li>


Pour communiquer, ces sytèmes disposent de trois blocs fonctionnels:

1. Les applications qui veulent échanger des données
   
2. Les fonctions destinées à établir et gérer la communication
   
3. Les fonctions assurant la transmission des données
   

Pour comprendre cela, étudions l'établissement d'une communication entre
deux directeurs:



Cette description montre qu'il existe un dialogue entre deux blocs
contigüs d'un système d'une part,
et un dialogue entre deux blocs de même niveau fonctionnel de chacun des 2
systèmes distants d'autre part.

De manière générale, on a le shéma suivant:



Un protocole de communication est l'ensemble des procédures et
informations échangées pour établir et gérer une communication.
Les formats des informations font partie intégrante du protocole.




Historique




Aux États-Unis en 1961, le sabotage de plusieurs antennes de
communication démontre la vulnérabilité des communications militaires.
Paul Baran imagine les concepts d'un réseau plus résistant.
Il utilise la technique de la patate chaude ([1]). Cela repose sur l'idée
de découper tout document en petits morceaux, et d'envoyer chaque morceau
reçu au relais suivant, aussi vite que possible, en passant par la voie
la plus ouverte, la moins encombrée. Cela implique une redondance des
informations, principe déja présent dans les télégraphes.
Ce concept a inspiré de nombreux groupes de travail, aux États-Unis,
en
Grande-Bretagne, et en France.
Mais il restait à relier entre eux des ordinateurs différents.
Arpanet


Le DoD (Departement of Defense=ministère américain de la défense)
cherchait à avoir un réseau résistant à un conflit nucléaire.
Il se tourne vers l'ARPA (Advanced Research Projects Agency), son
agence spécialisée pour la recherche (ancienne DARPA = Defense
ARPA).
Cette agence, créee en réaction au lancement de Spoutnik, avait pour but de
promouvoir toute technologie utile aux militaires.
Son travail consistait essentiellement à distribuer des bourses de
recherche et à donner des contrats aux universités et aux entreprises qui
avaient de bonnes idées.
On proposa à quelques universitaires d'explorer l'idée de la commutation
par paquets émises par Paul Baran.

Après réflexion, l'ARPA décida que le réseau du Dod serait un réseau de
commutation par paquets, composé d'un sous-réseau et d'ordinateurs hôtes.

Le sous-réseau était lui-même formé de mini-ordinateurs, appelés IMP
(Interface Message Processor), reliés par des lignes de
transmission.
Pour des raisons de disponibilité, chaque IMP était relié à aux moins deux
autres.
Si des liaisons ou des IMP étaient détruits, les messages pouvait être
automatiquement routés par des itinéraires secondaires. Pour cela, le
réseau fonctionnait en mode datagramme (chaque paquet est routé de manière
indépendante de son prédécesseur, par opposition au "circuit virtuel", ou
un chemin est pré-établi).
Chaque noeud du réseau comportait un IMP et un hôte dans la même pièce.
Un hôte pouvait envoyer un message (jusqu'à 8063 bits) à son IMP qui le
tronçonnait en paquets d'au plus 1008 bits.

ARPA lance un appel d'offre pour la construction de ce sous-réseau.
Plusieurs entreprises candidatèrent, et c'est BBN (Cambridge,
Massachussets) qui fut sélectionnée en 1968.
Il fallait créer le réseau et écrire le logiciel correspondant.

Durant l'été 1969, Larry Roberts (d'ARPA) organisa une réunion de
chercheurs, principalement des étudiants, afin d'élaborer le logiciel.
Larry Roberts repousse le modèle client-serveur, en faveur d'un modèle plus
paritaire. Cela conduisit au protocole NCP (Network Control
Program), le protocole de base d'ARPANET.
En décembre 1969, malgré quelques petits problèmes relationnels entre les
jeunes doctorants,
ravis de s'occuper des problèmes de protocoles, mais insensibles aux
requètes des ingénieurs travaillant dans un contexte commercial, et les
ingénieurs, en contact avec le monde financier, un réseau
expérimental est mis en place, reliant quatre
universités: UCLA (Université de Californie, Los-Angeles), UCSN
(Santa-Barbara), SRI (Stanford Research Institutes) et l'université d'Utah.
Le réseau grandit rapidement.

NSFNet


Fin des années 1970, la NSF (National Science Foundation) a pris
conscience de l'intérêt d'ARPANET pour la recherche universitaire.
Mais pour être relié à ARPANET, une université devait avoir des contrats
avec le DoD, ce qui n'était pas toujours le cas.
D'où la mise en place de CSNET, centré sur une seule machine qui
permettait
des accès téléphoniques, sans interférer avec une liaison à ARPANET ou à
d'autres réseaux.
Avec CSNET, les chercheurs pouvaient retirer leur courrier electronique et
en déposer.

En 1984, la NSF conçu un successeur à CSNET, en interconnectant 6 centres
de calcul. Ce réseau, NSFNET fut connecté à ARPANET.
Le réseau fut vite saturé, et ne pouvait continuer à être financé par le
gouvernement car de nombreuses entreprises commerciales souhaitaient s'y
raccorder.
En Europe


En Angleterre, divers projets de réseaux sont mis en place.
En France, le réseau Cyclade utilisait déja le principe du datagramme en
1970.
Une première démonstration médiatique de Cyclade eu lieu au début de
Novembre
1973.
A cette époque, la France occupait la deuxième place dans la recherche sur
les réseaux, derrière les États-Unis, mais divers problèmes
technocratiques, et l'abandon de la norme X25 (protocole de communication
choisi) ont considérablement ralentis
cette progression.
Internet


Généralement, Internet est présenté comme le successeur d'Arpanet. Il
existe bien un lien entre eux, mais Arpanet ne représente qu'une étape
dans le développement des réseaux d'ordinateur hétérogènes.
Internet est fondé sur l'idée de pouvoir interconnecter les réseaux entre
eux, y compris ceux qui ne sont pas encore inventés !
En 1972, de nombreux réseaux existent. Une réunion est lancé, pour trouver
des protocoles uniformes, pour tous les réseaux.
C'est ainsi qu'apparu le protocole TCP/IP.
Ce protocole n'a pas fait l'unanimité tout de suite (en France, on utilisait
le protocle X25, qui s'étendit au Canada, au Japon,..)
C'est le basculement d'ARPANET sous TCP/IP qui marqua la fin de X25, et le
début d'internet avec un protocole commun à tous les réseaux.

Sociologie


Une des conséquences importantes de l'existence des réseaux est la
création
de groupes d'intérêt (newsgroups).
Les choses se compliquent avec l'apparition de certaines thématiques
(politique, sexe, violence,...) parfois hors la loi (révisionnisme,
pédophilie,...).
Certains opérateurs de réseau ont été trainés en justice, considérés
responsables de ce qu'ils diffusent, comme le directeur de publication
d'un journal. La réponse donnée est qu'un opérateur de réseau est dans la même
position qu'un opérateur de téléphone ou que la poste, et ne peut être
tenu
de contrôler ce que les utilisateurs disent.
Mais ce débat n'est pas clos.
Autre sujet de polémique: les droits respectifs des employés et des
employeurs,
des étudiants et de l'administration. Certaines sociétés demandent à
avoir accès au contenu des messages qui transitent par leur serveur.
Comme l'imprimerie 500 ans plus tôt, les réseaux permettent à tout le
monde
de faire connaître son opinion dans une sphère plus large qu'auparavant.
Cette nouvelle liberté pose un certain nombre de problèmes moraux,
politiques et sociaux, non encore résolus.



Types de réseaux



On distingue quatre types de réseaux, trois en fonction de la distance
entre les systèmes informatique,
et le quatrième, plus récents, par sa technologie.

1. LAN: Local Area Network
   
   
   Ce sont les réseaux intra-entreprise, qui permettent l'échange de données
   informatique et le partage de ressources.
   
2. MAN: Metroplitan Area Network
   
   
   Ce sont les réseaux métropolitains, qui permettent l'interconnexion de
   plusieurs sites dans une ville.
   Ces sites peuvent être équipés d'un réseau local.
   
3. WAN: Wide Area Network
   
   
   Ce sont généralement des réseaux d'opérateurs, qui assurent la
   transmission des données entre les villes.
   Les supports de transmission sont variés (ligne téléphonique,
   satellite,..).
   
4. Sans fil
   
   
   Les ordinateurs mobiles ou les assistants personnels (Palm Pilot,...)
   constituent le secteur informatique en plus forte progression.
   Beaucoup de possesseurs de ce type d'ordinateurs ont également un
   ordinateur relié à des LAN ou des WAN, chez eux ou au bureau, auxquels
   ils souhaitent être reliés à tout instant.
   

Matériel et logiciels de réseaux



Le matériel de réseau est l'ensemble des éléments qui constituent un
réseau. Il est fonction du type de réseau

• Les ordinateurs (puisque un réseau sert à relier des
  ordinateurs entre eux)
  
• Les ressources (imprimantes, fax,..)
  
• Les cables
  
  Il existe de nombreux modèles de cables:
  
  
  
  • Cable torsadé
    
  • Cable coaxial
    
  • Fibre optique
    
  </li>
  
• Les connecteurs
  Ils permettent de relier deux réseaux. Ils sont de différents types:
  
  
  
  • Le répéteur
    Il sert à raccorder deux segments de cables ou deux réseaux identiques.
    Il a pour fonction: de répéter des bits d'un segment à l'autre,
    de régénérer le signal pour compenser l'affaiblissement,
    de gérer le changement de support physique (différents types de cables,
    par exemple)
    
  • Le pont
    Le pont modifie les en-têtes des trames, de façon à les rendre
    convertibles.
    Il a pour fonction:
    d'assurer la conversion du format de la trame, et d'adapter sa longueur,
    de filtrer les trames en fonction de l'adresse du destinataire,
    de positionner certains bits.
    
  • Les routeurs
    Ils relaient les paquets entre deux réseaux distincts. Les en-têtes des
    paquets sont analysés et adaptés aux normes et aux contraintes du réseau
    sur lequel la trame est retransmise.
    Il a pour fonction: le routage, le contrôle du flux et la gestion de la
    connexion.
    
  
  </li>
  
• La carte réseau
  Pour relier un ordinateur à un réseau, il faut disposer d'une carte
  spéciale,
  généralement située à l'intérieur de l'ordinateur.
  

Différents programmes sont utilisés sur un réseau:

• Le sytème d'exploitation du réseau
  C'est le logiciel le plus important du réseau. Il organise et administre
  toutes les activités du réseau.
  Généralement, il est installé sur un serveur unique.
  Différents systèmes d'exploitation peuvent être utilisés: Windows (95,NT),
  Unix, NetWare,...
  
• Les logiciels d'application
  Ce sont les logiciels qui fonctionnent sur les ordinateurs reliés au
  réseau
  (traitements de texte, tableurs, logiciels de desssin,..).
  Ils peuvent être installés sur chaque ordinateur ou sur un ordinateur
  central.
  
• Les logiciels serveurs
  Le serveur est un ordinateur qui met ses informations et ses ressources à
  la disposition des autres ordinateurs.
  Les logiciels serveurs lui permettent d'éxécuter des taches spécifiques
  (traitement du courrier électronique,..)
  
• Les logiciels d'administration
  Les gros réseaux nécessitent généralement un logiciel d'administration
  spécial, qui permet à l'administrateur d'organiser le réseau.
  

Architecture des réseaux



Le modèle OSI (Open Systems Interconnections) définit de quelle
manière les ordinateurs et les
périphériques en réseau doivent procéder pour communiquer entre eux.
L'ISO (International Standardization Organization) est un organisme
spécialisé dans la rédaction de normes techiques touchant
notamment au secteur de l'informatique.
Elle coordonne les activités d'autres organismes de normalisation.Le
principal objectif de l'ISO est
de permettre aux réseaux informatique de fonctionner entre eux.
C'est à cet effet qu'a été créer l'OSI.
Lorsqu'un fabricant se conforme au modèle OSI, il garantit aux
utilisateurs que ses
systèmes sont utilisables avec ceux des autres fabricants qui s'alignent
eux aussi sur ce modèle.
Le modèle OSI se décompose en sept couches. Chaque couche est responsable
de l'un
des aspects de la communication en réseau.

• Couche 7: Application
  Elle a pour rôle de gérer les échanges de données entre les programmes
  fonctionnant
  sur l'ordinateur et les services du réseau (base de données, impression,..)
  
• Couche 6: Présentation
  Elle met en forme les informations, pour qu'elles soient lisibles par les
  applications.
  
• Couche 5: Session
  Elle détermine détermine comment les ordinateurs (ou périphériques)
  configurés en réseau
  doivent communiquer.
  
• Couche 4: Transport
  Elle corrige les erreurs de transmission et vérifie le bon acheminenment
  des informations.
  
• Couche 3: Réseau
  Elle identifie les ordinateurs conectés au réseau et détermine comment
  les informations transférées doivent être dirigées.
  
• Couche 2: Liaison de données
  Elle subdivise les données en sous-groupes pour les tranférer au sein du
  réseau.
  
• Couche 1: Physique
  Elle détermine comment le support de transmission (le cable par exemple)
  doit être connecté à l'ordinateur.
  Elle indique également comment les informations électriques doivent
  circuler au sein du réseau.
  

Les protocoles



Pour que deux ordinateurs puissent communiquer, il faut qu'ils établissent
une communication.
Un protocole de réseau permet à deux systèmes d'utiliser les mêmes règles.

Les protocoles sont des logiciels qui appliquent les règles du modèle OSI
pour transférer les informations dans un réseau.
Une suite de protocoles est un ensemble de protocoles qui peut par exemple
servir à
indiquer comment la carte réseau doit fonctionner, comment l'ordinateur
doit interpréter les données,...
Une couche est une partie d'une suite de protocoles qui prend en charge un
des aspects du transfert d'informations.
Chaque couche d'un protocole ne correspond pas forcément à une seule
couche du modèle OSI.
Par abus de langage, on appele protocole une suite de protocoles.
NetBEUI



C'est un protocole utilisé pour les réseaux de petite taille fonctionnant
sous un système d'exploitation de Microsoft.
Il est très petit et très performant.
Le principal inconvénient de ce protocole est qu'il ne peut être utilisé
sur des réseaux de grande taille.
En effet, ces réseaux utilisent des appareils spéciaux (routeurs) et ce protocole n'est
pas routable.

TCP/IP



C'est sur ce protocole que repose le fonctionnement de l'Internet.
Il a été conçu par le ministère américain de la Défense (appelé Dod,
Departement of Defense), à la fin des années 60.
Il permet de résister à des perturbations graves (guerre, inondation,...)
et présente l'avantage de pouvoir changer de chemin (rerouter) pour
acheminer les informations
lorsqu'un segment de réseau est endommagé.
Cette suite de protocoles englobe plusieurs protocoles.

Une correspondance est généralement admise entre les protocoles et les
travaux de normalisation de l'OSI:



DoD OSI

Process	Telnet · FTP · NFS· SMTP· SNMP HTTP RPC· XDR	Niveaux 5,6,7
Host to Host	TCP· UDP	Niveaux 4
Internet	RIP · IP · ARP · RARP	Niveaux 3
Network Access	Ethernet · Arpanet · SLIP· PPP·	Niveaux 1 et 2

Architectures DoD et OSI des protocoles
TCP/IP


Aux niveau 1 et 2 se trouvent les protocoles liés aux architectures
Ethernet, Arpanet ou autres.
Les procédures SLIP ( Serial Line Internet
Protocol) et
PPP (Point to Point Protocol) sont des
cas particuliers permettant d'adapter le
réseau ou le poste de travail à une communication par l'intermédiaire d'un
modem avec un réseau distant.

Au niveau 3 se trouve l'implantation du protocole IP (Internet Protocol).
Il offre les fonctions de routage et rend possible l'interconnexion entre
deux machines situées n'importe où sur le réseau.
Le cas échéant, il s'occupe également de la fragmentation de données.
Lors de l'émission, il s'occupe de l'identification du paquet, de son
routage, de la fragmentation si nécessaire.
Lors de la réception, il s'occupe de vérifier la longueur du paquet, de
contrôler les erreurs,
de réassembler en cas de fragmentation, de transmettre le paquet
réassemblé au niveau supérieur.

Le niveau 3 contient trois autres protocoles:

• ARP(Address Resolution Protocol)
  permet de faire la correspondance entre les adresses logiques et les
  adresses physiques.
  
• RARP(Reverse Address Resolution
  Protocol)permet de faire la correspondance entre les adresses
  physiques et les adresses logiques.
  
• RIP(Routing Information Protocol)
  est un protocole de routage. Les routeurs utilisant RIP diffusent
  périodiquement
  leurs tables de routage aux autres routeurs du réseau.
  

Au niveau 4 se trouve le protocole TCP( Transmission Control Protocol) qui offre aux
utilisateurs un transfert fiable sur connexion,
et le protocole UDP(User Datagramme
Protocol) qui offre un transfert en mode datagramme.

Au niveau 5 se trouvent les routines de base des RPC(Remote Procedure Call) qui permmettent
de cacher aux couches supérieurs les accès au réseau.
Ces routines se trouvent dans les bibliothèques liées aux programmes
d'application au moment de la compilation.

Au niveau 6, les procédures XDR(eXternal Data Representation) permettent de rendre
universelle la représentation
des données et de s'affranchir des différents codages et structurations
des données des constructeurs.

Le niveau 7 regroupe diverses applications:

• Telnet (Terminal Emulation
  Protocol) pour la connexion et l'émulation de terminal
  
• FTP(File Transfer Protocol) pour le
  transfert des fichiers
  
• NFS(Network File Server) pour la
  gestion des fichiers
  
• SNMP(Simple Network Management
  Protocol) pour l'administration et la gestion des machines du
  réseau
  
• SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)
  pour les services de courrier électronique
  
• HTTP(HyperText Transmission
  Protocol) pour les recherches d'informations en mode hypertexte