Les réseaux, technologies et téléinformatiques

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Sommaire 1 Typologie des réseaux 1.1 LAN : Local Area Network 1.2 MAN : Metropolitan Area Network 1.3 WAN : Wide Area Network 2 Topologie, protocoles, interfaces 2.1 Topologie en anneau 2.2 Topologie en arbre 2.3 Topologie en bus 2.4 Topologie en étoile 2.5 Topologie maillé 2.6 Topologie point à point 3 Réseaux locaux et publics 4 Matériels d'interconnexion 5 Ethernet 6 Câblage, connectique, normes et standards 6.1 Anciennes variétés d'Ethernet 6.2 Ethernet 10 Mbit/s 6.3 Fast Ethernet (100 Mbit/s) 6.4 Gigabit Ethernet (1 000 Mbit/s) 6.5 Ethernet 10 Gbit/s 6.6 Standards reliés

Typologie des réseaux

Comme son nom l'indique la typologie fait appelle au type de réseaux dont il est question. On peut les regrouper en 3 groupes : les LAN, MAN, WAN

LAN : Local Area Network

Les réseaux local couvrent généralement de faible distance. Pas plus de 1 ou 2 km de distance. La courte distance, permet d'utiliser et de mettre en oeuvre facilement des cablages à très haut débit ( fibre optique, RJ45 à 100MB ou 10000MB ).

MAN : Metropolitan Area Network

Les réseaux de type métropolotain, se font à l'échelle d'une ville. Généralement, il ne dépasse pas 10 à 15 km et sont utilisés pour les intranet d'une entreprise.

WAN : Wide Area Network

Les réseaux mondiaux, permettent d'interconnecter des machines sur de longue distance séparant ville et pays. Internet est un réseau de type WAN.

Topologie, protocoles, interfaces

Il existe de multiple et d'innonbrable topologie dont les plus courrantes sont la topologie en anneau, en arbre, en bus, en étoile, maillé et point à point.

Topologie en anneau

Les machines sont connectés les unes aux autres suivant un cercle. La transmition des données se fait dans un seul sens.

Avantage : Le débit sur le réseau est constant et régulier entre les machines

Inconvégniant : Si une machine est coupé du réseau, l'information ne circule plus

Topologie en arbre

Les machines sont connectés à la façon d'une arborescence de système de fichier.

Avantage : La machine situé en haut de l'arbre, possède tout le débit. Si une liaison est coupé, il y a de grande chance pour que toute les machines ne le soit pas.

Inconvégniant : Les machines en avale de l'arbre on de moins en moins de débit.

Topologie en bus

Les machines sont connectés et communiquent entre elle via une unique liaison.

Avantage : /

Inconvégniant : Faible débit, la machine se situant en queu du bus, possède moins de débit que les autres. En cas de coupure du cable, plus aucune machine ne peut communiquer entre elle.

Topologie en étoile

Les machines sont toutes connectés à une machine central. Cette topologie est la plus répendu.

Avantage : Si une liaison tombe en panne, elle est la seul touché. Débit constant entre les machines

Inconvégniant : Le talon d'achile est la machine central, si celle ci est touché, tout le réseau tombe en panne. Beaucoup de cablage.

Topologie maillé

Chaque machine est connecté à plusieurs autres machine. Si une liaison est touché, elle n'entraine pas de panne sur le réseau.

Avantage : Tolérance de panne maximum.

Inconvégniant : Chère en cablage. Maintenance difficile par le nombre d'interconnexion entre les machines.

Topologie point à point

Plus connu sous le nom de Pear to Pear, ou égale à égale. Les machines sont connectés directement entre elle et s'échange les données ainsi.

Avantage : Rapide, efficase

Inconvégniant : Non gérable pour un réseau de plusieurs machine

Réseaux locaux et publics

Matériels d'interconnexion

Ethernet

L'Ethernet est basé sur le principe de membres (pairs) sur le réseau, envoyant des messages dans ce qui était essentiellement un système radio, captif à l'intérieur d'un fil ou d'un canal commun, parfois appelé l'éther. Chaque pair est identifié par une clé globalement unique, appelée adresse MAC, pour s'assurer que tous les postes sur un réseau Ethernet ont des adresses distinctes.

Une technologie connue sous le nom de Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (Détection de porteuse avec accès multiples et détection de collision) ou CSMA/CD régit la façon dont les postes accèdent au média. Au départ développée durant les années 1960 pour ALOHAnet à Hawaii en utilisant la radio, la technologie est relativement simple comparée à Token Ring ou aux réseaux contrôlés par un maître. Lorsqu'un ordinateur veut envoyer de l'information, il obéit à l'algorithme suivant :

  # Si le média n'est pas utilisé, commencer la transmission, sinon aller à l'étape 4
  # transmission de l'information Si une collision est détectée, continue à transmettre jusqu'à ce que le temps minimal pour un paquet soit dépassé (pour s'assurer que tous les postes détectent la collision), puis aller à l'étape 4
  # fin d'une transmission réussie Indiquer la réussite au protocole du niveau supérieur et sortir du mode de transfert.
  # câble occupé Attendre jusqu'à ce que le fil soit inutilisé
  # le câble est redevenu libre Attendre pendant un temps aléatoire, puis retourner à l'étape 1, sauf si le nombre maximal d'essais de transmission a été dépassé.
  # nombre maximal d'essais de transmission dépassé Annoncer l'échec au protocole de niveau supérieur et sortir du mode de transmission

En pratique, ceci fonctionne comme une discussion ordinaire, où les gens utilisent tous un médium commun (l'air) pour parler à quelqu'un d'autre. Avant de parler, chaque personne attend poliment que plus personne ne parle. Si deux personnes commencent à parler en même temps, les deux s'arrêtent et attendent un court temps aléatoire. Il y a de bonnes chances que les deux personnes attendent un délai différent, évitant donc une autre collision. Des temps d'attente exponentiels sont utilisés lorsque plusieurs collisions surviennent à la suite.

Comme dans le cas d'un réseau non commuté, toutes les communications sont émises sur un médium partagé, toute information envoyée par un poste est reçue par tous les autres, même si cette information était destinée à une seule personne. Les ordinateurs connectés sur l'Ethernet doivent donc filtrer ce qui leur est destiné ou non. Ce type de communication « quelqu'un parle, tous les autres entendent » d'Ethernet est une de ses faiblesses, car pendant que l'un des nœuds émet toutes les machines du réseau recoivent et doivent de leur côté observer le silence. Ce qui fait qu'une communication à fort débit entre seulement deux postes peut saturer tout un réseau local.

De même, comme les chances de collision sont proportionnelles au nombre de transmetteurs et aux données envoyées, le réseau devient extrêmement congestionné au-delà de 50% de sa capacité (indépendamment du nombre de sources de trafic). Pour résoudre ce problème, les commutateurs ont été développés afin de maximiser la bande passante disponible. Suivant le débit utilisé, il faut tenir compte du domaine de collision régi par les lois de la physique et notamment le déplacement électronique dans un câble de cuivre. Si l'on ne respecte pas ces distances maximales entre machines, le protocole CSMA/CD n'a pas lieu d'exister.

Câblage, connectique, normes et standards

Anciennes variétés d'Ethernet

• Xerox Ethernet -- L'implémentation originale d'Ethernet, qui a eu deux versions, la version 1 et 2, durant son développement. La version 2 est encore souvent utilisée.
• 10BASE5 -- Ce standard de l'IEEE publié très tôt utilise un câble coaxial simple dans lequel on insère une connexion en perçant le câble pour se connecter au centre et à la masse (prises vampires). Largement désuet, mais à cause de plusieurs grandes installations réalisées très tôt, quelques systèmes peuvent encore être en utilisation.
• 10BROAD36 -- Obsolète. Un vieux standard supportant l'Ethernet sur de longues distances. Il utilisait des techniques de modulation en large bande similaires à celles employées par les modems câble, opérées sur un câble coaxial.
• 1BASE5 -- Une tentative de standardisation de solution pour réseaux locaux à bas prix. Il opère à 1 Mbit/s mais a été un échec commercial.

Ethernet 10 Mbit/s

• 10BASE2 (aussi appelé ThinNet ou Cheapernet) -- un câble coaxial de 50 ohms connecte les machines ensemble, chaque machine utilisant un adaptateur en T pour se brancher à sa carte réseau. Requiert une terminaison à chaque bout. Pendant plusieurs années, ce fut le standard Ethernet dominant.
• 10BASE-T -- Fonctionne avec 4 fils (deux paires torsadées) sur un câble CAT-3 ou CAT-5 avec connecteur RJ45. Un concentrateur (ou hub) ou un commutateur (ou switch) est au centre du réseau, ayant un port pour chaque nœud. C'est aussi la configuration utilisée pour le 100BASE-T et le Gigabit Ethernet (câble CAT-6).
• FOIRL -- Fiber-optic inter-repeater link (lien inter-répéteur sur fibre optique). Le standard original pour l'Ethernet sur la fibre optique.
• 10BASE-F -- Terme générique pour la nouvelle famille d'Ethernet 10 Mbit/s : 10BASE-FL, 10BASE-FB et 10BASE-FP. De ceux-ci, seulement 10BASE-FL est beaucoup utilisé.
• 10BASE-FL -- Une mise-à-jour du standard FOIRL.
• 10BASE-FB -- Prévu pour inter-connecter des concentrateurs ou commutateurs au cœur du réseau, mais maintenant obsolète.
• 10BASE-FP -- Un réseau en étoile qui ne nécessitait aucun répéteur, mais qui n'a jamais été réalisé.

Fast Ethernet (100 Mbit/s)

• 100BASE-T -- Un terme pour n'importe lequel des standards 100 Mbit/s sur paire torsadée. Inclut 100BASE-TX, 100BASE-T4 et 100BASE-T2.
• 100BASE-TX -- Utilise deux paires et requiert du câble CAT-5. Configuration en étoile similaire à celle de 10BASE-T.
• 100BASE-T4 -- Permet le 100 Mbit/s (en semi-duplex seulement) sur du câble CAT-3 (qui était utilisé dans les installations 10BASE-T). Utilise les quatre paires du câble. Maintenant désuet, comme le CAT-5 est la norme actuelle.
• 100BASE-T2 -- Aucun produit n'existe. Supporte le mode duplex et utilise seulement deux paires, avec des câbles CAT-3. Il est équivalent au 100BASE-TX sur le plan des fonctionnalités, mais supporte les vieux câbles.
• 100BASE-FX -- Ethernet 100 Mbit/s sur fibre optique.

Gigabit Ethernet (1 000 Mbit/s)

• 1000BASE-T -- 1 Gbit/s sur câble de cuivre CAT-5.t
• 1000BASE-X -- 1 Gbit/s qui utilise des interfaces modulaires (appelés GBIC) adaptées au média (Fibre Optique Multi, Mono-mode, cuivre).
• 1000BASE-SX -- 1 Gbit/s sur fibre optique.
• 1000BASE-LX -- 1 Gbit/s sur fibre optique. Optimisé pour de longues distances sur fibre monomode.
• 1000BASE-CX -- Une solution pour de courtes distances (jusqu'à 25 m) pour le 1 Gbit/s sur du câble de cuivre spécial. Précède 1000BASE-T et est maintenant obsolète.

Ethernet 10 Gbit/s

Le nouveau standard Ethernet 10 gigabit entoure sept types de media différents pour les réseaux locaux, réseaux métropolitains et réseaux étendus. Il est présentement spécifié par un standard supplémentaire, l'IEEE 802.3ae, et va être incorporé dans une révision future de l'IEEE 802.3.

• 10GBASE-SR -- créé pour supporter de courtes distances sur de la fibre optique multimode, il a une portée de 26 à 82 mètres, en fonction du type de câble. Il supporte aussi les distances jusqu'à 300 m sur la nouvelle fibre multimode 2000 MHz.
• 10GBASE-LX4 -- utilise le multiplexage par division de longueur d'onde pour supporter des distances entre 240 et 300 mètres sur fibre multimode. Supporte aussi jusqu'à 10 km avec fibre monomode.
• 10GBASE-LR et 10GBASE-ER -- Ces standards supportent jusqu'à 10 et 40 km respectivement, sur fibre monomode.
• 10GBASE-SW, 10GBASE-LW et 10GBASE-EW. Ces variétés utilisent le WAN PHY, étant désignées pour inter-opérer avec les équipements OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Elles correspondent au niveau physique à 10GBASE-SR, 10GBASE-LR et 10GBASE-ER respectivement, et utilisent le même type de fibre, en plus de supporter les mêmes distances. (Il n'y a aucune standard WAN PHY correspondant au 10GBASE-LX4.)

L'Ethernet 10 gigabits est assez récent, et il reste à voir lequel des standards va obtenir l'acceptation des compagnies.

Standards reliés

Ces standards de réseau ne font pas partie de l'IEEE 802.3 (Ethernet), mais supportent la trame Ethernet et sont capables d'interopérer avec lui.

• Le WiFi (Ethernet sans fil, IEEE 802.11) -- Souvent à 11 Mbit/s (IEEE 802.11b) ou 54 Mbit/s (IEEE 802.11g).
• 100BaseVG -- Une tentative de 100 Mbit/s pour l'Ethernet, qui fut un échec commercial. Fonctionne sur du câble de catégorie 3 en utilisant quatre paires.
• TIA 100BASE-SX -- Une norme de la TIA, implémentation alternative de l'Ethernet 100 Mbit/s sur fibre optique; elle est incompatible avec le standard officiel 100BASE-FX. Sa principale caractéristique est l'interopérabilité avec le 10BASE-FL, supportant l'auto-négociation de la vitesse entre 10 et 100 Mbit/s. Ce protocole est destiné aux bases installées d'Ethernet 10 Mbit/s sur fibre.
• TIA 1000BASE-TX -- Une autre norme de la TIA. Elle fut un échec commercial, et aucun produit la supportant n'existe. 1000BASE-TX utilise un protocole plus simple que celui du standard officiel 1000BASE-T, mais requiert du câble de catégorie 6.