Introduction à l'architecture des réseaux
Les réseaux sont destinés à transporter de l'information. Le transport de l'information était fait au départ
grâce à des des lignes terrestres de télécommunications, essentiellement composées de fils de cuivre.
Ce transport s'est ensuite effectué par le biais des ondes hertziennes et de la fibre optique.
Il convient d'ajouter à ces lignes de communication le réseau d'accès, aussi appelé la boucle locale,
permettant d'atteindre l'ensemble des utilisateurs potentiels.
Nous allons présenter les bases de l'architecture de ces réseaux en abordant les catégories de réseau et les
différentes techniques de transfert.
Introduction
Principales catégories de réseaux
Identifier les principales catégories de réseaux et leurs caractéristiques.
Identifier les principaux types de réseaux informatiques.
Les réseaux peuvent être classés selon plusieurs critères :
caractéristiques physiques : support, débit, délai, etc
caractéristiques logiques : protocoles, synchronisme, qualité de service, etc
portée géographique (taille) : locale, nationale, internationale, etc
nature : public, privé
caractéristiques économiques : coût de connexion, procédure d'établissement de
communication, etc
1. Catégories de réseaux selon le type d'information
Définition : Réseau
Un réseau aujourd'hui est un ensemble d'équipements et de liaisons de télécommunications autorisant
le transport d'une information, quelle qu'elle soit, d'un point à un autre, où qu'il soit.
Les réseaux peuvent être classés en trois catégories principales en fonction du type de l'information et
son origine :
réseaux téléphoniques des opérateurs de télécommunications ;
réseaux informatiques pour faire communiquer des ordinateurs ;
réseaux de diffusion acheminant les programmes audiovisuels.
Chacune de ces catégories présente des caractéristiques particulières, liées aux applications de
téléphonie, d'informatique et de vidéo transportées par les différents réseaux.
1. Réseaux téléphoniques des opérateurs de télécommunications
Les réseaux de télécommunication servent à transporter la parole. La parole étant une application
temps réel, exige une transmission à des instants précis dans le temps.
2. Réseaux informatiques pour faire communiquer des ordinateurs
Les réseaux informatiques sont nés du besoin de relier des terminaux distants à un site central puis
des ordinateurs entre eux et enfin des machines terminales (stations de travail ou serveurs). Dans un
premier temps, ces communications étaient destinées au transport des données informatiques.
Aujourd'hui, l'intégration de la parole téléphonique et de la vidéo est généralisée dans les réseaux
informatiques.
3. Réseaux de diffusion acheminant les programmes audiovisuels
Ces réseaux permettent de transmettre des images de télévision par la voie terrestre ou hertzienne.
L'infrastructure de communication mise en place par ces réseaux fait transiter des canaux vidéo vers
l'utilisateur final.
4. Intégration des réseaux
Les trois grandes catégories de réseaux (informatique, de télécommunications et des câblo-opérateurs)
transportent respectivement les données informatiques, la parole téléphonique et la vidéo. Chacun de
ces réseaux essaie aujourd'hui de prendre en charge les trois médias simultanément pour tendre vers
un réseau intégré. Ainsi donc un réseau informatique permettra de transporter de la parole et la
vidéo.
2. Catégories de réseaux informatiques
On distingue généralement différentes catégories de réseaux informatiques, différenciées par la
distance maximale séparant les points les plus éloignés du réseau:
1. Les réseaux personnels, ou PAN (Personal Area Network)
Ces réseaux interconnectent sur quelques mètres des équipements personnels tels que terminaux
GSM, portables, organiseurs, etc., d'un même utilisateur.
2. Les réseaux locaux, ou LAN (Local Area Network)
Ces réseaux correspondent par leur taille (des centaines de mètres) au réseau d'une entreprise sur un
site. Ils servent au transport de toutes les informations numériques de l'entreprise. Les débits de ces
réseaux vont aujourd'hui de quelques mégabits à plusieurs centaines de mégabits par seconde.
3. Les réseaux métropolitains, ou MAN (Metropolitan Area Network)
Ces réseaux permettent l'interconnexion des entreprises ou éventuellement des particuliers sur un
réseau spécialisé à haut débit qui est géré à l'échelle d'une métropole. Ils doivent être capables
d'interconnecter les réseaux locaux des différentes entreprises pour leur donner la possibilité de
dialoguer avec l'extérieur.
4. Les réseaux régionaux, ou RAN (Regional Area Network)
Ces réseaux ont pour objectif de couvrir une large surface géographique. Dans le cas des réseaux sans
fil, les RAN peuvent avoir une cinquantaine de kilomètres de rayon, ce qui permet, à partir d'une
seule antenne, de connecter un très grand nombre d'utilisateurs.
5. Les réseaux étendus, ou WAN (Wide Area Network)
Ces réseaux sont destinés à transporter des données numériques sur des distances à l'échelle d'un
pays, voire d'un continent ou de plusieurs continents. Le réseau est soit terrestre, et il utilise en ce
cas des infrastructures au niveau du sol, essentiellement de grands réseaux de fibre optique, soit
hertzien, comme les réseaux satellite.
Aujourd'hui, le principal réseau informatique est Internet. Le réseau Internet transporte des paquets
dits IP (Internet Protocol). Il est donc appelé réseau IP. D'autres réseaux transportent également des
paquets IP, mais avec des caractéristiques différentes d'Internet.
Objectifs
Décrire les types de transfert de données.
Il existe différentes techniques de transfert de l'information dans un réseau :
Commutation de circuit
Transfert de message
Routage de paquet
Commutation de trame ...
1. Commutation et routage
1. Commutation de circuit
Dans la commutation de circuits, un circuit matérialisé est construit entre l'émetteur et le récepteur.
Ce circuit n'appartient qu'aux deux équipements terminaux qui communiquent entre eux.
La figure suivante illustre un circuit traversant trois noeuds, qui sont les équipements capables de
mettre bout à bout des segments de circuits pour former un seul circuit de bout en bout. Un excellent
exemple de commutation de circuits est le réseau téléphonique. Le circuit doit d'abord être établi
pour que des informations puissent transiter. Le circuit établi dure jusqu'au moment où l'un des deux
abonnés interrompt la communication.
2. Transfert de message
Dans un réseau à transfert de message, le message est envoyé de noeud en noeud jusqu'au
destinataire. Ce message ne peut toutefois être envoyé au noeud suivant qu'une fois qu'il a été reçu
complètement et correctement par le noeud précédent.
Figure 3 : transfert de message
Définition : Message
Un est une suite d'informations formant un tout logique pour l'expéditeur message et le destinataire,
comme un fichier complet, une ligne saisie sur un terminal, un secteur de disque, etc.
3. Routage de paquets
Dans le transfert de paquet, les messages des utilisateurs sont découpés en paquets. Cela permet
d'accélérer la vitesse de transmission et simplifier les reprises sur erreur.
Définition : Paquet
Le est une suite d'informations binaires dont la taille ne peut dépasser une paquet valeur déterminée
à l'avance, de l'ordre de 1 000 à 2 000 bits. Le découpage en paquets des messages des utilisateurs
facilite grandement les retransmissions.
Dans le transfert de paquets, les paquets constituant le message de l'utilisateur sont envoyés
indépendamment les uns des autres. Les liaisons entre les noeuds les émettent au fur et à mesure de
leur arrivée dans le noeud. Cela permet de réduire le temps de transfert des messages.
Les figures suivantes illustrent le comportement dans le temps d'un réseau à transfert de messages
comparé à celui d'un réseau à transfert de paquets.
Le constat est que le temps de traversée du réseau à routage de paquets est plus court que celui du
réseau à transfert de message. De plus en cas d'erreur dans le message, la petite taille du paquet
comparé à celle du message favorise une retransmission plus rapide.
4. Transfert de trames
Le transfert de trames est une extension du transfert de paquets. Un paquet ne peut être transmis
sur une ligne physique car il ne comporte aucune indication signalant l'arrivée des premiers éléments
binaires qu'il contient. La solution pour transporter un paquet d'un noeud vers un autre consiste à
placer les éléments binaires dans une trame, dont le début est reconnu grâce à une zone spécifique,
appelée drapeau (flag) ou préambule.
Un transfert de trames est donc similaire à un transfert de paquets, à cette différence près que les
noeuds de transfert sont plus simples. En effet, dans un transfert de paquets, on encapsule le paquet
dans une trame, puis on envoie la trame vers le noeud suivant. À réception de la trame, ce noeud la
décapsule pour récupérer le paquet et transfère le paquet à son tour en l'encapsulant dans une trame,
etc. Dans un transfert de trames, il n'y a ni encapsulation ni décapsulation, et il suffit d'envoyer la
trame. Lorsque la trame arrive au noeud suivant, la zone portant l'adresse ou la référence est
examinée, ce qui permet d'émettre la trame vers le noeud suivant. Comme les transferts de messages
ou de paquets, les transferts de trames peuvent être de deux types : commutation ou routage.
Commutation de trames
Dans la commutation de trame, l'en-tête de la trame contient une référence.
Routage de trame
Dans le routage de trame l'en-tête contient l'adresse complète du récepteur.
Les transferts de trames sont en très grande majorité des commutations, car ils utilisent des
références. Les trois principaux transferts sont la commutation de trame ATM, le relais de trames et
la commutation Ethernet. La commutation de trames ATM est aussi appelé commutation de cellules.
2. Routeurs et commutateurs
Les éléments des réseaux chargés du transfert de l'information d'une ligne d'entrée à une ligne de
sortie sont appelés des noeuds ou noeuds de transfert. Il existe deux grands groupes de noeuds de
transfert :
les routeurs
les commutateurs.
Ces deux types de noeuds de transfert ont des manières opposées d'acheminer l'information à
l'intérieur d'un réseau.
1. Commutateur
Le commutateur utilise une table de commutation pour acheminer les paquets vers le récepteur en
utilisant des références, également appelées identificateurs ou étiquettes (en anglais labels).
Le chemin suivi par les paquets acheminés par des commutateurs est toujours le même.
Définition : Référence
Une est une suite de chiffres accompagnant un bloc (trame, paquet, etc.) référence pour lui permettre
de choisir une porte de sortie au sein d'une table de commutation.
2. Routeur
Le routeur utilise une table de routage pour diriger les paquets vers leur destination. L'adresse
complète de la destination doit être contenu dans chaque paquet car c'est grâce à elle et de la table
de routage que le routeur va choisir une porte de sortie.
3. Routeur-commutateur
Le routeur-commutateur superpose dans une même boîte un commutateur et un routeur. Ce type de
noeud de transfert permet de mieux prendre en compte dans un même réseau des applications
nécessitant le routage (par exemple navigation web) et celles nécessitant la commutation (par
exemple transfert de gros fichiers).
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