Réseau de données

Le réseau

• Un réseau informatique réunit des liens de différentes natures (câbles, fibres optiques, liaisons satellite ou radio, etc.) et fait communiquer entre eux des équipements informatiques (ordinateurs, routeurs, concentrateurs, etc.) appelés nœuds.
• Du matériel pour connecter physiquement les appareils est nécessaire. Il s’agit de l’« interface réseau ». On trouve notamment :
• le câble Ethernet, doté de deux extrémités de type RJ45,
• il est adapté aux matériels fixes ;
• la liaison Wi-Fi, qui utilise des ondes électromagnétiques,
• elle est adaptée aux matériels nomades ;
• la fibre optique, où les signaux sont portés par la lumière. Les informations peuvent être transmises très rapidement, et sur de longues distances.
• elle est idéale pour des réseaux étendus.
• Il existe plusieurs grandes familles de réseaux :
• les BUS informatiques, qui relient dans un ordinateur les différents composants ;
• les réseaux locaux (LAN), qui interconnectent des équipements généralement situés dans un même bâtiment ou groupe de bâtiments ;
• les réseaux métropolitains (MAN), qui interconnectent des équipements généralement situés dans une même ville ;
• les réseaux étendus (WAN), qui interconnectent des équipements à l’échelle d’un pays ou mondiale.
• Il existe deux modes de fonctionnement pour les réseaux :
• dans le mode diffusion, un équipement, lorsqu’il envoie une information, l’envoie à tous les autres équipements du réseau ;
• dans le mode point à point, les équipements sont reliés deux à deux.
• Le schéma suivant donne différentes architectures de réseau :

• Le réseau en étoile est celui qui nous est le plus familier, car la plupart de nos réseaux domestiques reposent sur ce type.
• Les équipements y sont reliés à un système central, qui gère toutes les communications entre eux.

Échanges de données sur le réseau local

• Un protocole est un ensemble de règles adoptées par tous les équipements et qui permettent d’établir, de mener et de clore une communication entre deux éléments.
• L’adresse MAC identifie de manière unique au monde l’interface réseau d’un matériel.
• Elle est codée sur $6\ \text{octets}$ et exprimée en hexadécimal.
• Le message est transmis sur le réseau sous forme de trames dotées d’un mécanisme de contrôle d’erreurs de transmission appelé CRC.

La couche Internet

• La couche dite « Internet », qui s’appuie sur le protocole IP, permet de trouver un chemin qui conduise du réseau local de départ à celui de destination.
• Ce protocole se fonde sur l’adresse IP de l’interface réseau des machines.
• Cette adresse est constituée de $4\ \text{octets}$ dans la version 4 du protocole IP.
• On trouve d’abord l’adresse privée, qui sert uniquement dans les réseaux privés et permet aux machines de communiquer localement.
• On trouve ensuite l’adresse publique, attribuée aux machines connectées sur Internet par les FAI, qui sont autorisés à affecter des adresses publiques, uniques au niveau mondial..
• Une passerelle, ou routeur, est un équipement qui interconnecte deux réseaux entre eux.
• Elle possède au moins deux interfaces réseau.
• Elle gère une table de routage, qui recense l’ensemble des adresses IP joignables sur chacune de ses interfaces.
• Lorqu'on envoie un message, on construit le datagramme IP ainsi :

Protocole TCP

• Dans les faits, ce sont les applications sur les machines qui communiquent.
• C’est la couche transport qui permet cela.
• Plusieurs protocoles peuvent être utilisés pour la couche transport.
• Par exemple : UDP et TCP (Transmission Control Protocol), capables de communiquer avec le protocole IP.
• TCP contrôle les erreurs de transmission grâce à un système d’accusés de réception.
• Afin d’identifier, pour une adresse IP donnée, chacun de ces services pour y aiguiller les flux d’informations qui leur sont destinés, des numéros de port TCP d'écoute, appelés ports « bien connus » ou ports réservés, sont définis.
• Côté client, le système d'exploitation alloue dynamiquement des numéros de port aléatoires pour répondre aux besoins des applications.
• Ces ports, appelés notamment ports dynamiques, se situent pour les systèmes d'exploitation récents entre $49152$ et $65355$.
• Le protocole TCP est dit en « mode connecté ».
• Il exige l’établissement d’une connexion avant tout échange de données, ainsi que la fermeture de la connexion après échange.
• Il est aussi en mesure de retransmettre des données perdues.
• Une communication TCP s’établit selon le principe d’une connexion en trois temps :

• TCP assure aussi le découpage en segments des informations que les applications lui demandent de transmettre.
• Chacun de ces segments est alors encapsulé dans un paquet TCP.
• Ce paquet TCP est alors transmis à la couche réseau qui l’encapsule dans un datagramme IP.
• Celui-ci est ensuite transmis à la couche liaison de données qui l’encapsule dans une trame Ethernet.
• Celle-ci est transmise à la couche physique qui la code selon un signal physique.

• TCP numérote également les segments.
• Cette numérotation sert à remettre les segments dans l’ordre et à contrôler la bonne réception des segments.
• Le protocole TCP permet enfin de gérer le débit des données échangées.
• Le modèle OSI est plus général et plus détaillé que le modèle TCP.
• Nous pouvons établir un parallèle entre les deux :