Fondement des Réseaux - Chapitre 1 : Notion de base en réseaux

Ce matériel couvre les notions fondamentales des réseaux informatiques, destiné aux étudiants débutants en informatique ou en télécommunications. Il présente les concepts de base, les composants, les modes de fonctionnement, ainsi que les différentes topologies de réseaux locaux.

Généralités sur les réseaux

Notion d’un réseau

Un réseau est un ensemble d'objets interconnectés permettant la circulation d'éléments entre eux selon des règles définies. Plus précisément, un réseau de données est un système téléinformatique constitué d’équipements reliés par des voies de communication, permettant l’échange d’informations.

Les équipements comprennent notamment les ordinateurs, les périphériques comme les imprimantes, scanners, commutateurs, etc.

On distingue plusieurs types de réseaux selon les objets concernés :

• Réseau téléphonique : réseau permettant la circulation de la voix entre plusieurs postes.
• Réseau de neurones : ensemble de cellules interconnectées.
• Réseau informatique : ensemble d’ordinateurs reliés par des lignes physiques échangeant des données binaires.

Ce cours se concentre sur les réseaux informatiques.

Utilité d’un réseau

La mise en œuvre d’un réseau permet :

• Le partage de fichiers et d’applications.
• La communication entre personnes (courrier électronique, discussion en direct).
• La communication entre processus (machines industrielles).
• La garantie de l'unicité de l'information (bases de données).
• Les jeux vidéo multijoueurs.

Les composants d’un réseau

Périphériques finaux

Ce sont les dispositifs utilisés directement par les utilisateurs, formant l’interface entre le réseau humain et le réseau de communication. Ils sont appelés hôtes car ils constituent la source ou la destination des messages transmis.

Exemples : stations de travail, ordinateurs portables, serveurs de fichiers, serveurs Web, imprimantes réseau, téléphones VoIP, lecteurs de codes-barres sans fil, assistants numériques personnels.

Périphériques intermédiaires

Ces périphériques assurent la connectivité et garantissent le flux de données à travers le réseau sans modifier le contenu des données. Ils connectent les hôtes entre eux et peuvent interconnecter plusieurs réseaux.

Exemples : concentrateurs, commutateurs, points d’accès sans fil, routeurs, pare-feu.

Supports de transmission

Ils fournissent le canal par lequel les messages circulent de la source à la destination. On distingue :

• Supports filaires : paires torsadées, câble coaxial, fibre optique.
• Supports sans fil : ondes électromagnétiques.

Services et processus

Ce sont les programmes de communication (logiciels) exécutés sur les périphériques réseau. Un service réseau répond aux demandes d’informations.

Modes de fonctionnement d’un réseau

Le choix du mode dépend de plusieurs critères : taille de l’entreprise, sécurité, type d’activité, compétences d’administration, volume du trafic, besoins des utilisateurs, budget.

Réseaux peer to peer (P2P)

Dans un réseau poste à poste, il n’y a ni serveur dédié ni hiérarchie : tous les ordinateurs sont égaux. Chaque machine peut être à la fois client et serveur, libre de partager ses ressources.

Il n’y a pas d’administrateur central ; chaque utilisateur choisit les données à partager.

Exemple : un ordinateur relié à une imprimante peut la partager pour que les autres ordinateurs y accèdent.

Ce type de réseau, aussi appelé « groupe de travail », contient généralement moins de dix ordinateurs et est peu coûteux.

Réseaux en mode Client/Serveur

Pour plus de dix utilisateurs, un réseau poste à poste devient inadapté. La plupart des stations sont des clients, tandis que d’autres sont des serveurs dédiés à des tâches spécialisées.

Un serveur dédié est optimisé pour répondre rapidement aux demandes des clients et garantir la sécurité des fichiers.

Dans ce modèle, le client demande des informations et le serveur y répond en envoyant des données.

Exemple : Dans une entreprise, un serveur de messagerie reçoit les demandes des clients de messagerie des employés et leur envoie les courriels non lus.

Topologies des réseaux

Définition de la topologie

La topologie physique d’un réseau est la configuration spatiale visible des ordinateurs reliés par des lignes de communication (câbles, cartes réseau, concentrateurs, etc.).

On distingue plusieurs topologies physiques :

• Topologie en bus
• Topologie en étoile
• Topologie en anneau
• Topologie en arbre
• Topologie maillée

La topologie logique, quant à elle, décrit la façon dont les données transitent sur le réseau. Les topologies logiques courantes sont Ethernet, Token Ring et FDDI.

Topologie en bus

Dans cette organisation simple, tous les ordinateurs sont reliés à une même ligne de transmission (bus), généralement un câble coaxial.

Avantages : Facile à mettre en œuvre, fonctionnement simple.

Inconvénients : Très vulnérable : une connexion défectueuse affecte tout le réseau.

Topologie en étoile

Les ordinateurs sont reliés à un concentrateur central (hub), qui assure la communication entre eux.

Avantages : Moins vulnérable qu’un bus : une connexion débranchée n’affecte pas tout le réseau.

Inconvénients : Le concentrateur est un point critique : s’il tombe en panne, la communication est interrompue. Coût plus élevé qu’un bus car matériel supplémentaire nécessaire.

Topologie en anneau

Les ordinateurs sont situés sur une boucle et communiquent chacun leur tour, le droit de parole étant accordé à celui qui possède le jeton.

En réalité, les ordinateurs sont reliés à un répartiteur appelé MAU (Multistation Access Unit) qui gère la communication en attribuant le temps de parole.

Topologie en arbre

Appelée aussi topologie hiérarchique, elle est organisée en niveaux. Le sommet est connecté à plusieurs nœuds de niveau inférieur, eux-mêmes connectés à d’autres nœuds, formant une arborescence.

Topologie maillée

Chaque terminal est relié à tous les autres par des liaisons point à point. Cette topologie est très tolérante aux pannes et chaque liaison garantit une capacité donnée.

Inconvénient : Le nombre de liaisons nécessaires est très élevé, ce qui la rend peu pratique.

Elle est utilisée dans les grands réseaux de distribution, comme Internet, souvent sous forme hybride où seuls les sites principaux sont interconnectés avec des liaisons redondantes.

Topologie hybride

Combinaison de plusieurs topologies (bus, étoile, anneau, maillage).

• Topologie bus d’étoile : plusieurs réseaux en étoile reliés par des tronçons de bus linéaire. Si un ordinateur tombe en panne, le reste du réseau fonctionne. Si un concentrateur tombe en panne, les ordinateurs connectés à ce concentrateur ne communiquent plus.
• Topologie anneau d’étoile : les concentrateurs sont reliés à un concentrateur principal, formant un anneau.

Glossaire des termes clés

• Réseau : Ensemble d’ordinateurs et périphériques interconnectés pour échanger des données.
• Hôte : Périphérique final dans un réseau, source ou destination des messages.
• Périphérique intermédiaire : Équipement assurant la connectivité et le routage des données sans modifier leur contenu.
• Support de transmission : Canal physique ou sans fil permettant le déplacement des données.
• Peer to peer (P2P) : Réseau sans serveur dédié où chaque machine peut être client et serveur.
• Client/Serveur : Architecture réseau où des clients demandent des services à des serveurs dédiés.
• Topologie physique : Configuration spatiale visible des connexions dans un réseau.
• Topologie logique : Façon dont les données circulent dans le réseau.
• Bus : Ligne physique unique reliant tous les ordinateurs dans une topologie en bus.
• Étoile : Topologie avec un concentrateur central reliant tous les ordinateurs.
• Anneau : Topologie où les ordinateurs communiquent en boucle, souvent gérée par un MAU.
• Arbre : Topologie hiérarchique en niveaux formant une arborescence.
• Maillé : Topologie où chaque terminal est relié à tous les autres.
• Topologie hybride : Combinaison de plusieurs topologies.

Points clés à retenir

• Un réseau informatique est un ensemble d’ordinateurs et périphériques interconnectés pour échanger des données.
• Les composants essentiels sont les périphériques finaux (hôtes), les périphériques intermédiaires, les supports de transmission et les services logiciels.
• Les réseaux peuvent fonctionner en mode peer to peer (postes à postes) ou client/serveur selon la taille et les besoins.
• La topologie physique définit la configuration spatiale du réseau, avec plusieurs types : bus, étoile, anneau, arbre, maillé et hybride.
• Chaque topologie présente des avantages et des inconvénients en termes de coût, tolérance aux pannes et complexité.