Architectures des réseaux

1 Concepts de base
1.1 Généralités
1.2 Représentation de l’information
1.2.1 Quelle information représenter ?
1.2.2 Représentation des données
1.2.3 Unités utilisées
1.3 Mesures de performance
1.3.1 Débit
1.3.2 Délais
1.4 Classification des réseaux
1.5 Topologies de réseaux
1.5.1 Composants
1.5.2 Architectures des réseaux
2 Modèle de référence
2.1 Normalisation
2.1.1 Qu’est-ce et pourquoi ?
2.1.2 Organismes de normalisation
2.2 Modèle de référence OSI
2.2.1 Principes de la structuration en couches
2.2.2 Couches du modèle OSI
2.3 Interactions entre couches
2.3.1 Protocoles et Services
2.3.2 Encapsulation, PDU et SDU
2.3.3 Primitives de service
2.4 Types de connexion
2.5 Représentation des états et messages
2.5.1 Automates
2.5.2 Chronogrammes
3 La couche physique
3.1 Transmission du signal
3.1.1 Obtention d’un signal carré
3.1.2 Bande passante
3.1.3 Théorème de Shannon
3.1.4 Signaux et modulation
3.1.5 Rapidité de modulation
3.2 Codage en bande de base
3.2.1 Phases du codage
3.2.2 Codage NRZ (No Return to Zero)
3.2.3 Codage NRZI (No Return to Zero Inverted)
3.2.4 Codage Manchester
3.2.5 Codage Manchester différentiel
3.2.6 Codage bipôlaire
3.2.7 Codage 4b/5b
3.3 Modulation/démodulation (codage large bande)
3.3.1 Modulation d’amplitude
3.3.2 Modulation de fréquence
3.3.3 Modulation de phase
4 Détection et Correction d’erreurs
4.1 Généralités
4.1.1 Un code simple : la répétition
4.1.2 Inconvénients et problèmes rencontrés
4.2 Détection d’erreurs
4.2.1 Codes à contrôle de parité
4.2.2 Codes polynômiaux
4.3 Correction d’erreurs
4.3.1 Code de Hamming
4.3.2 Demande de retransmission

Concepts de base

Généralités

Le terme informatique provient d’information et d’automatique, l’informatique étant le traitement automatique de l’information.
Un réseau est une organisation de voies de communication entre différentes entités. Cette définition est générale et peut s’appliquer par exemple aux réseaux routiers, ferroviaires, de télécommunications, . . . Les entités qui communiquent au sein d’un réseau informatique sont des ressources informatiques dont on distingue deux types :
– les ressources matérielles : ordinateur, imprimante, scanner, . . . qui sont des composants de traitement, les modems, cartes réseaux, commutateurs, routeurs, câbles, . . . qui sont des composants de transmission.
– les ressources logicielles : applications informatiques, jeux, bases de données, . . .
Un réseau informatique est constitué des moyens à la fois matériels et logiciels mis en œuvre pour assurer les communications entre des ressources informatiques.
Un réseau informatique permet aux entités reliées de partager des informations, les résultats de traitements, les ressources, par exemple pour que plusieurs utilisateurs travaillant sur des ordinateurs différents puissent utiliser la même imprimante.

Représentation de l’information

Quelle information représenter ?

Supposons qu’une machine doive envoyer l’image de la Figure 1.1 à une autre, après avoir convenu de la taille de cette image et de l’ordre d’envoi des éléments la constituant. La description se fera, par exemple, carré par carré, ligne par ligne, en commençant en haut à gauche, pour finir en bas à droite. Il est en effet impossible d’envoyer l’image telle quelle sans la coder. La séquence de couleurs à envoyer est donc (en notant blanc B et noir N) :
NNNNN NBBBN NBNBN NBBBN NNNNN

Représentation des données

Les données informatiques sont représentées par des suites de nombres. Ces nombres sont écrits en binaire (c’est-à-dire en base 2). En base 2, on n’utilise que les chiffres 0 et 1.
L’utilisation de la base 2 garantit de pouvoir représenter un état stable d’un système physique, par exemple :
– circuit électrique ouvert/fermé
– carte perforée avec un trou/sans trou
– . . .
Par conséquent, sur un système informatique, les données sont représentées par une suite de chiffres 0 et 1 correspondant à des états différents sur le support physique. Ces états peuvent être des tensions différentes (voir Chapitre 3).

Unités utilisées

Définition 1 (bit) Un symbole binaire (donc en base 2) est appelé un bit (binary digit).
1 bit permet de coder 2 états : 0 et 1 ;
2 bits permettent de coder 4 états : 00, 01, 10 et 11 ;
3 bits permettent de coder 8 états : 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 et 111 ;
. . .
n bits permettent de coder 2 n états.

Classification des réseaux

Les réseaux sont caractérisés non seulement par leur débit, mais également par le rayon de couverture géographique qu’ils permettent d’atteindre. Les différentes caractéristiques sont présentés dans le Tableau 1.3.
Le PAN est utilisé chez un particulier, le LAN dans un bâtiment (ou plusieurs bâtiments proches) d’une entreprise, le MAN interconnecte différents sites à l’échelle d’une agglomération, et le WAN s’étend sur un pays.

Topologies de réseaux

Composants

Les composants des réseaux se répartissent selon deux types :
– les composants de traitement sont les entités produisant et/ou consommant les informations qui circulent sur le réseau (par exemple les ordinateurs) ;
– les composants de routage assurent la transition et la circulation des informations échangées entre les composants de traitement (par exemple, les câbles, commutateurs).

Architectures des réseaux

L’architecture d’un réseau comprend 3 parties :
L’architecture physique définit la topologie physique d’interconnection des composants du réseau.
L’architecture logique définit la topologie de circulation de l’information. Elle peut être différente de l’architecture physique.
L’architecture logicielle définit les logiciels assurant l’acheminement des données.
Le Tableau 1.4 montre les architectures physiques et logiques les plus classiques.

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