Téléinformatique

Ce matériel couvre les concepts fondamentaux des réseaux téléinformatiques, destinés aux étudiants en informatique et télécommunications. Il présente les techniques de commutation, les architectures protocolaires, ainsi que les modèles de référence essentiels pour comprendre le fonctionnement des réseaux modernes.

Le concept de réseau et la commutation

La commutation est une opération qui permet de connecter deux utilisateurs sur un réseau téléphonique via un central de commutation électronique. Elle est née de la nécessité de mettre en relation un utilisateur avec n’importe quel autre utilisateur, réalisant ainsi une interconnexion totale.

Pour un réseau de N stations, le nombre total de liens nécessaires pour assurer une interconnexion complète est donné par la formule :

Nombre de liens = N(N − 1) / 2

Cette formule évite de compter deux fois chaque lien, car le lien de A vers B est identique à celui de B vers A.

Techniques de commutation

Dans un contexte où la ressource est limitée par rapport à la demande, il est essentiel d’optimiser le partage des ressources. Trois techniques principales de commutation existent :

• Commutation de circuits : un lien physique est établi de bout en bout entre une source et une destination avant tout échange de données. Ce lien est maintenu tant que la communication n’est pas terminée.
• Commutation de messages : aucun lien physique n’est établi. Le message est transféré de nœud en nœud et mis en attente si le lien est occupé.
• Commutation de paquets : similaire à la commutation de messages, mais le message est découpé en petits paquets acheminés indépendamment. Chaque nœud réémet immédiatement les paquets reçus sans stockage prolongé.

Exemple de commutation de circuits

Lors d’un appel téléphonique, un circuit physique est établi entre les deux interlocuteurs via des autocommutateurs. Ce circuit reste ouvert pendant toute la durée de la communication.

Exemple de commutation de paquets

Un message est divisé en paquets. Chaque paquet peut emprunter une route différente dans le réseau. Le destinataire doit réordonner les paquets pour reconstituer le message initial.

Modes de communication : connecté et non connecté

Le mode connecté (exemple : téléphone) implique l’établissement d’une connexion avant la communication, puis la libération de la connexion après usage.

Le mode non connecté (exemple : poste) consiste à envoyer des informations indépendamment, sans établir de connexion préalable. Les informations peuvent être perdues si le destinataire n’est pas à l’écoute.

En mode non connecté (CLNS, ConnectionLess Network Service), les blocs d’information peuvent emprunter des routes différentes, et le séquencement n’est pas garanti. Cela simplifie le réseau mais complexifie les extrémités qui doivent réordonner les données.

En mode connecté (CONS, Connection Oriented Network Service), une liaison virtuelle est établie avec réservation des ressources nécessaires. Le séquencement est garanti car tous les messages empruntent la même route.

Architecture protocolaire

Avec la diversité des techniques réseaux, il est nécessaire de définir un modèle normalisé pour assurer l’interopérabilité entre systèmes hétérogènes. L’ISO a proposé le modèle OSI (Open Systems Interconnection), une architecture en 7 couches :

1. Physique
2. Liaison
3. Réseau
4. Transport
5. Session
6. Présentation
7. Application

Chaque couche a des fonctions spécifiques et communique avec les couches adjacentes via des interfaces précises. Les entités d’une même couche sur différentes machines communiquent entre elles grâce à des protocoles.

Fonctionnement d’une architecture en couches

Une application cliente transmet ses données à la couche la plus haute (par exemple la couche 7). Chaque couche encapsule les données reçues dans une unité de données protocolaire avant de les transmettre à la couche inférieure. Ce processus se répète jusqu’à la couche physique qui émet les données sur le réseau.

Ce mécanisme d'encapsulation permet d’isoler les couches supérieures des détails des couches inférieures, facilitant ainsi le développement et la maintenance des protocoles.

Exemple d'encapsulation

Supposons que la couche 4 (Transport) reçoive un message de la couche 5 (Session). La couche 4 ajoute son en-tête, créant une unité de données de couche 4, qui sera ensuite encapsulée par la couche 3 (Réseau), et ainsi de suite jusqu’à la couche 1 (Physique).

Les couches du modèle OSI et leurs fonctionnalités

• Couche 1 - Physique : transmission des informations brutes sur un média (impulsions électriques, radio, lumière), décodage en bits.
• Couche 2 - Liaison de données : transmission entre systèmes adjacents, gestion des erreurs sur le support physique, échanges sous forme de trames.
• Couche 3 - Réseau : acheminement des informations à travers un réseau avec des routeurs, gestion de la topologie, échanges sous forme de paquets.
• Couche 4 - Transport : transmission de bout en bout, contrôle de flux, qualité de service, échanges sous forme de messages.
• Couche 5 - Session : établissement, maintien et libération des connexions.
• Couche 6 - Présentation : traduction et normalisation des données pour assurer une communication compréhensible entre applications hétérogènes.
• Couche 7 - Application : interface entre les processus applicatifs et le réseau.

Glossaire des termes clés

• Commutation : opération permettant de connecter deux utilisateurs sur un réseau.
• Commutation de circuits : établissement d’un lien physique dédié entre deux points pendant la communication.
• Commutation de messages : transfert de messages entiers de nœud en nœud sans lien physique dédié.
• Commutation de paquets : découpage des messages en paquets indépendants acheminés séparément.
• Mode connecté : communication avec établissement préalable d’une connexion.
• Mode non connecté : communication sans connexion préalable, chaque unité de données est indépendante.
• Architecture en couches : organisation hiérarchique des fonctions réseau en plusieurs niveaux distincts.
• Protocole : ensemble de règles régissant la communication entre entités de même couche.
• Service : ensemble des fonctionnalités fournies par une couche à la couche supérieure.
• Encapsulation : processus d’inclusion des données d’une couche dans une unité de données de la couche inférieure.
• Point d’accès au service (SAP) : interface par laquelle une couche supérieure accède aux services de la couche inférieure.
• Modèle OSI : modèle de référence en 7 couches pour la communication réseau.

Points clés à retenir

• La commutation permet d’établir des connexions entre utilisateurs dans un réseau, avec plusieurs techniques adaptées aux besoins.
• La commutation de circuits établit un lien physique dédié, tandis que la commutation de paquets découpe les données en unités indépendantes.
• Les modes connecté et non connecté définissent la manière dont les communications sont établies et gérées.
• L’architecture en couches simplifie la conception des réseaux en isolant les fonctions et en définissant des interfaces claires.
• Le modèle OSI, bien que théorique, reste une référence importante pour comprendre les protocoles et les services réseau.
• L’encapsulation est essentielle pour le transfert des données entre couches successives.