Cours : Fondements des Réseaux
Chapitre 3 : Normalisation
Chapitre 3 : No rma lisation
I.
Introduction :
Les réseaux informatiques doivent permettre à des applications informatiques de coopérer sans avoir à tenir compte de l’hétérogénéité des moyens et procédés de transmission (par exemple : de la topologie, des méthodes d’accès, des caractéristiques des équipements ou des supports, etc.). D’où le besoin de la normalisation qui permet d’ :
Offrir l’interopérabilité ; Optimiser l’utilisation des ressources ; Assurer la pérennité des choix.
Il existe plusieurs organismes acteurs de la normalisation pour les réseaux, tels que :
L'ISO (International Standard Organisation) ; L' ANSI (American National Standards Institut) membre de l' ISO ; L' IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers); L' AFNOR (Association Française de NORmalisation).
II. La norme OSI :
La première évolution des réseaux informatiques a été des plus anarchiques, chaque constructeur développant sa propre technologie. Le résultat fut une quasi- impossibilité de connecter différents réseaux entre eux.
Pour palier à ce problème d’interconnections, l’ISO(International Standards Organisation) décida de mettre en place un modèle de référence théorique décrivant le fonctionnement des communications réseaux.
Ainsi fût créé le modèle OSI, à partir des structures réseau prédominantes de l’époque : DECNet (Digital Equipment Corporation's Networking développé par digital) et SNA (System Network Architecture développé par IBM).Ce modèle a permis aux différents constructeurs de concevoir des réseaux interconnectables.
Le modèle OSI est un modèle conceptuel. Il a pour but d’analyser la communication en découpant les différentes étapes en 7 couches, chacune de ces couches remplissant une tâche bien spécifique :
Quelles sont les informations qui circulent ? Sous quelle forme circulent-elles ? Quels chemins empruntent-elles ? Quelles règles s’appliquent aux flux d’informations?
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1. Terminologie
Le modèle OSI repose sur trois termes importants : les couches, les protocoles, les interfaces. On distingue deux grands groupes de couches :
Les couches 1 à 3 sont les couches basses orientées trans mission La couche 4 représente la couche charnière entre les couches basses et les couches
hautes qui gère le transfert de l'information
Les couches 5 à 7 sont les couches hautes orientées traite ment
Chaque couche va rendre des services à la couche immédiatement supérieure et utiliser les services de la couche immédiatement inférieure. Les couches ne communiquent qu’avec les couches qui leur sont adjacentes.
Les protocoles de communication: ce sont les règles qui définissent le dialogue entre couches de même niveau de deux systèmes différents. Les règles et conventions utilisées lors du dialogue entre deux couches n sont appelées protocole de communication de couche n.
Une inte rface est un ensemble de services proposés par les couches aux autres couches.
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2. Services rendus par chaque couche
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Les 7 couches du modèle OSI sont les suivantes :
a) La couche physique
La couche physique définit les spécifications du média (câblage, connecteur, voltage, bande passante…).
b) La couche liaison de données
La couche liaison de donnée s’occupe de l’envoi de la donnée sur le média. Cette couche est divisée en deux sous-couches :
La sous-couche MAC (Média Access Control) est chargée du contrôle de l’accès au média. C’est au niveau de cette couche que l’on retrouve les adresses de liaison de donnée (MAC, DLCI).
La sous-couche LLC (Layer Link Control) s’occupe dela gestion des communications
entre les stations et interagit avec la couche réseau.
c) La couche réseau
Cette couche gère l’adressage de niveau trois, la sélection du chemin et l’acheminement des paquets au travers du réseau.
d) Couche transport
La couche transport assure la qualité de la transmission en permettant la retransmission des segments en cas d’erreurs éventuelles de transmission. Elle assure également le contrôle du flux d’envoi des données.
e) La couche session
La couche session établit, gère et ferme les sessions de communications entre les applications.
f) La couche présentation
La couche présentation spécifie les formats des données des applications (encodage MIME, compression, encryptions).
g) La couche application
Cette couche assure l’interface avec les applications, c’est la couche la plus proche de l’utilisateur.
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Les avantages de ce modèle sont :
• Une division de la communication réseau en éléments plus petits et plus simples pour une meilleure compréhension ; • L’uniformisation des éléments afin de permettre le développement multi constructeur ; • La possibilité de modifier un aspect de la communication réseau sans modifier le reste (Exemple : un nouveau média).
3. Principe d’encapsulation
Pour communiquer entre les couches et entre les hôtes d’un réseau, OSI a recourt au principe d’encapsulation.
Encapsulation : processus de conditionnement des données consistant à ajouter un en-tête de protocole déterminé avant que les données ne soient transmises à la couche inférieure :
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Lorsque 2 hôtes communiquent, on parle de communication d’égal à égal, c'est-à-dire que la couche N de la source communique avec la couche N du destinataire.
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Lorsqu’une couche de l’émetteur construit des données, elle encapsule ces dernières avec ses informations puis les passe à la couche inférieure. Le mécanisme inverse a lieu au niveau du destinataire ou une couche réceptionne les données de la couche inférieure, enlève les informations laconcernant, puis transmet les informations restantes à la couche supérieure. Les données transitant à la couche N de la source sont donc les mêmes que les données transitant à la couche N du destinataire.
Pour identifier les données lors de leur passage autravers d’une couche, l’appellation PDU (Unité de données de protocole) est utilisée.
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III. Modèle TCP/IP
Le ministère américain de la Défense a créé le modèle de référence TCP/IP parce qu’il avait besoin de concevoir un réseau pouvant résister à toutes les conditions, même à une guerre nucléaire. Dans un monde connecté par différents types de médias de communication tels que les fils de cuivre, micro-ondes, fibres optiques et liaisons satellite, le ministère de la défense souhaitait une transmission de paquets capable d’aboutir à coup sûr et sous n’importe quelle condition. Ce problème de conception extrêmement ambitieux a conduit à la création du TCP/IP. modèle
Contrairement aux technologies réseau propriétaires mentionnées précédemment, TCP/IP a été développé en tant que norme ouverte. Cela voulait dire que n’importe qui pouvait utiliser TCP/IP. Cela contribua à accélérer le développement de TCP/IP en tant que norme.
1. Description du modèle
a) Un modèle en 4 couches
Le modèle TCP/IP comporte les quatre couches suivantes:
La couche application
La couche transport
La couche Internet
La couche d’accès au réseau
b) La couche Accès réseau
Cette couche semble "regrouper" les couches physique et liaison de données du modèle OSI. En fait, cette couche n'a pas vraiment été spécifiée ; la seule contrainte de cette couche, c'est
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de permettre un hôte d'envoyer des paquets IP sur le réseau. L'implé mentation de cette couche est laissée libre. De manière plus concrète, cette implémentation est typique de la technologie utilisée sur le réseau local. Par exemple, beaucoup de réseaux locaux utilisent Ethernet ; Ethernet est une implémentation de la couche hôte-réseau.
c) La couche Internet
Cette couche est la clé de voûte de l'architecture. Cette couche réalise l'interconnexion des réseaux (hétérogènes) distants sans connexion. Son rôle est de permettre l'injection de paquets dans n'importe quel réseau et l'acheminement des ces paquets indépendamment les uns des autres jusqu'à destination. Comme aucune connexion n'est établie au préalable, les paquets peuvent arriver dans le désordre ; le contrôle de l'ordre de remise est éventuellement la tâche supérieures. des
couches
Du fait du rôle imminent de cette couche dans l'acheminement des paquets, le point critique de cette couche est le routage. C'est en ce sens que l'on peut se permettre de comparer cette OSI. couche La couche internet possède une implémentation officielle : le protocole IP (Internet Protocol).
modèle
couche
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la
d) La couche Transport
Son rôle est le même que celui de la couche transport du modèle OSI : permettre à des entités conversation. paires Officiellement, cette couche n'a que deux implémentations : le protocole TCP (Transmission Control Protocol) et le protocole UDP (User Datagram Protocol).
soutenir
une
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TCP est un protocole fiable, orienté connexion, qui permet l'acheminement sans erreur de paquets issus d'une machine d'un internet à une autre machine du même internet. Son rôle est de fragmenter le message à transmettre de manière à pouvoir le faire passer sur la couche internet. A l'inverse, sur la machine destination, TCP replace dans l'ordre les fragments transmis sur la couche internet pour reconstruire le message initial. TCP s'occupe également du contrôle de flux de la connexion.
UDP est en revanche un protocole plus simple que TCP : il est non fiable et sans connexion. Son utilisation présuppose que l'on n'a pas besoin ni du contrôle de flux, ni de la conservation de l'ordre de remise des paquets. Par exemple, on l'utilise lorsque la couche application se charge de la remise en ordre des messages. On se souvient que dans le modèle OSI, plusieurs couches ont à charge la vérification de l'ordre de remise des messages. C'est là un avantage du modèle TCP/IP sur le modèle OSI, mais nous y reviendrons plus tard. Une autre utilisation d'UDP : la transmission de la voix. En effet, l'inversion de 2 phonèmes ne gêne en rien la compréhension du message final. De manière plus générale, UDP intervient lorsque le temps de remise des paquets est prédominant.
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e) La couche Application
Contrairement au modèle OSI, c'est la couche immédiatement supérieure à la couche transport, tout simplement parce que les couches présentation et session sont apparues inutiles. On s'est en effet aperçu avec l'usage que les logiciels réseau n'utilisent que très rarement ces 2 couches, et finalement, le modèle OSI dépouillé de ces 2 couches ressemble TCP/IP. fortement
modèle
au
Cette couche contient tous les protocoles de haut niveau, comme par exemple Telnet, TFTP (trivial File Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), HTTP (HyperText Transfer Protocol). Le point important pour cette couche est le choix du protocole de transport à utiliser. Par exemple, TFTP (surtout utilisé sur réseaux locaux) utilisera UDP, car on part du principe que les liaisons physiques sont suffisamment fiables et les temps de transmission suffisamment courts pour qu'il n'y ait pas d'inversion de paquets à l'arrivée.
2. Comparaison avec le modèle OSI et critique
a) Comparaison avec le modèle OSI
Ces deux modèles sont très similaires, dans la mesure où les 2 sont des modèles de communication à couche et utilisent l’encapsulation de données.
On remarque cependant deux différences majeures :
• TCP/IP regroupe certaines couches du modèle OSI dans des couches plus générales
• TCP/IP est plus qu’un modèle de conception théorique, c’est sur lui que repose le réseau Internet actuel
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3. Encapsulation
Lors d'une transmission, les données traversent chacune des couches au niveau de la machine émettrice. A chaque couche, une information est ajoutée au paquet de données, il s'agit d'un en-tête, ensemble d'informations qui garantit la transmission. Au niveau de la machine réceptrice, lors du passage dans chaque couche, l'en-tête est lu, puis supprimé. A chaque niveau, le paquet de données change d'aspect, car on lui ajoute un en-tête, ainsi les appellations changent suivant les couches :
Le paquet de données est appelé message au niveau de la couche Application Le message est ensuite encapsulé sous forme de segment dans la couche Transport Le segment une fois encapsulé dans la couche Internet prend le nom de datagramme Enfin, on parle de trame au niveau de la couche Accès réseau
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