Commutation de paquets

Réseaux avec Jean

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Historique des réseaux

Les réseaux actuels sont issus de formes plus primaires, avec des évolutions qui visaient à maintenir systématiquement la compatibilité.

L'ère des mainframes

A cette époque, l'informatique était entièrement propriétaire et centralisée, sur le plan du hardware. Les fonctions principales étaient le calcul, puis IBM et les producteurs de mainframes (BULL, etc...) avec une séparation physique de l'ordinateur et du terminal. L'ensemble du parc se connectait au même ordinateur avec un OS également propriétaire pour le traitement de l'ensemble des sessions. Les utilisateurs disposaient de disque de stockage séparés pour les sessions. Des terminaux sont consacrés aux opérations de saisie en double pour vérification.

Personnels originels de l'époque

Le personnel ayant accès au mainframe est très limité

En dehors, les salles de terminaux et les salles d'impression sont accessibles aux utilisateurs finaux et les équipes de développement, qui travaillent uniquement avec l'OS de l'entreprise.

Mini Informatique

La première étape du changement arrive avec les mini-ordinateurs et la miniaturisation et l'augmentation de densité de transistors.

La période est également celle d'une bascule vers des OS plus adaptés aux besoins avec des possibilités de SHELL personnalisés. (début du système UNIX créé par AT&T) Des communications d'ordinateurs UNIX vers UNIX sont désormais possibles, mais les logiciels et outils ne sont toujours pas unifiés. Le langage C arrive. Le logiciel portable permet de sortir du système propriétaire.

La micro-informatique

L'objet informatique devient personnel, IBM organise le standard PC, avec des points d'entrée et de sortie de bus, un bus standardisé (ISA). Ce standard PC devient une norme et est fortement imité. Ils l'ouvrent aux fabricants extérieurs et permettent l'utilisation de leur BIOS. Microsoft développe des outils qui permettront la naissance du DOS, puis le MSDOS. Les microprocesseurs 8086/8080 définissent les standards x86 et les premiers jeux d'instruction. Les prix baissent fortement

Les systèmes de communication

Les systèmes de communication cherchaient, originellement, à relier les hardwares différents, ceci jusqu'à l'encodage des caractères.

Périphérique final (endpoint)

Les périphériques finaux génèrent les données et n'ont pas de matériel en aval d'eux.

Les supports (mediums de communication)

Réseau pair à pair et réseaux clients-serveurs

Le Pair à Pair (p2p)

Le pair à pair se limite, sous windows, à des réseaux de 10 à 20 postes (selon la version de windows) en mode workgroup.

ARP

Protocole qui lie les requêtes des niveau 3 (IP) à celles de Niveau 2 (MAC) par des associations entre les adresses, si elle n'est pas connue par le protocole, elle demande l'adresse précise en broadcast (en IPv4) à l'ensemble du réseau.

Réseaux Convergents

L'utilisation d'une même infrastructure pour faire passer l'ensemble des données (video, voix, data) afin de simplifier la maintenance. La difficulté est le maintien de qualité et la gestion des priorités. Les cameras deviennent des périphériques finaux.

Internet:

Ensemble des équipements reliés par un protocole mondial IP.

Intranet:

Déploiement du protocole IP à une échelle locale.

Extranet:

Liaison entre un réseau local et un autre par les moyens et infrastructures du WAN (ex: deux sites d'entreprise reliées par un VPN)

Principe de réseaux fiables

Le réseau fiable assure la confidentialité, l'intégrité et la disponibilité des communications. Des pratiques comme le BYOD donnent de nouveaux défis à la fiabilité des réseaux.

Organisations de normalisation

ISO

L'international Standard of Organisation a pour but de normaliser l'ensemble des productions et pratiques.

L'IEC

Les normes IEC sont appliquées aux onduleurs. Le standard représente la puissance que peut délivrer l'appareil. Les connecteurs permettent soit de secourir soit de protéger des surtensions en cas d'évènement.

IEEE

Organisme de normalisation des réseaux (les normes 802.XX sont issues de l'IEEE)

l'IETF

L'IETF normalise les protocoles (TCP IP) et génère des normes au nom de RFC.

WiFi Alliance

La WiFi alliance est un groupement de constructeurs qui veulent promouvoir l'utilisation de matériels certifiés (par eux) WiFi. Ils vérifient la bonne allocation des bandes par le matériel.

Les modèles en couche

Le modèle OSI (ISO IEC 7498)

La norme est répartie en sept couches qui voient s'appliquer différents modèles de compétences (physiciens, développeurs...) Les couches (ou protocole ) sont respectées et les communications se font généralement entre des mêmes niveaux de couches quand les deux machines sont distinctes.

Header and Tails

Chaque niveau de distribution d'un paquet ajoute son propre header pour s'imbriquer à celui du précédent et acheminer les données vers la couche correspondante de la machine réceptrice. Les limites de chaque niveau de communication sont délimitées avec des encapsulations qui servent à leur reconstitution.

PDU (ou unité de données protocolaire)

Le Protocol Data Unit est distinct pour chaque couche. Le modèle de données de chaque couche remplit une fonction particulière pour le transfert de données. AU niveau 3, il peut exister différents modes de paquets (IPV4, IPv6...). Les données de niveau 5, 6 ou 7 sont segmentées pour faciliter leur transmission et leur reconstitution.

Niveau 1 OSI: Couche Physique

C'est le niveau des supports composé de câbles et de supports non filaires. Les topologies (ex: Ring, Bus, Etoile et étoile étendue) déterminent le fonctionnement du réseau, le mode d'impulsions (électriques ou lumineuses - coaxiales ou à paires torsadées). Ensuite viennent les connecteurs (RJ45, RJ11 ou autre)

L'utilisation de LinkWare et des testeurs de câbles permet de tester la qualité de l'installation câblée. Une installation réussie après test peut être validée par l'obtention d'un Livre de Recette qui valide à la fois les résultats mais aussi la bonne mise en œuvre du réseau physique.

Une mauvaise installation peut empêcher l'utilisation du 1Gb Ethernet voire le non fonctionnement total de l'installation.

Les câblages horizontaux se font en câbles torsadés cuivre alors que les cablages verticaux (entre deux étages, par exemple) se font en fibre optique. Les interférences entre torsades sont nommées diaphonie et l'usage d'un feuillard (foil) permet de l'empêcher ou la limiter.

Représentation des bits

Les signaux peuvent être numériques (bande de base) ou analogiques (signal large base) , les signaux analogiques doivent être modulés et démodulés. Les signaux numériques peuvent avoir des formes plus avancées avec un retour au point d'origine pour éviter la confusion entre un signal 0 et l'absence de signal. Les tensions peuvent varier selon les normes de transmission, néanmoins les normes de câblage à trois états ne fonctionnent pas avec la fibre optique...

Les répéteurs et hubs travaillent au niveau physique.

Niveau 2 OSI: Couche de Liaison

La PDU échangée entre infrastructures de Niveau 2 s'appelle la trame, et cette couche OSI s'occupe des Media Access control. L'objectif est la distribution du signal, émis par la couche 1. Les composants réseau sont autant d'adresses MAC distribuées selon les la nomenclature de l'OUI (3 octets constructeurs et 3 octets machines). Les équipements de niveau 2 utilisent une table de commutation pour contacter les équipements a partir des trames entrantes et des ports.

Les adresses peuvent aller vers plusieurs types d'équipement:

Unicast, Multicast et Broadcast

Le CSMA/CD(carrier sense multiple access-collision detection) est un protocole utile à la détection de collisions. Elle est à la base d'Ethernet et repose sur un poids très léger.

L'adresse MAC de Broadcast est réservée ( annulée en ipv4 par le ff- ff - ff - ff -ff - ff), afin d'obtenir un service de ping global accessible à tous.

L'adresse de Multicast est normalisée pour choisir les équipements à contacter, les équipements multicast ont un premier octet impair.

Le commutateur gère les trames sans collisions, avec un ensemble de ponts, ainsi le protocole se fait de point de communication à un autre par la commutation des paquets.

A ce niveau, ce sont les switches et bridges qui font la commutation de frames. Des commutations peuvent avoir lieu en cascade (cascading). Certains Switches permettent le stacking qui unissent les tables de commutation pour en créer une seule.

Couche 3 : Réseaux

L'ensemble des adresses de NV 3 (IP) est routable avec une partie de l'adresse consacrée au réseau et l'autre consacrée à l'hôte. Les paquets sont délivrables sur des réseaux et le routage peut être direct quand les machines communicantes se situent sur le même réseau, c'est le masque de réseau qui détermine le passage sur un routeur (en cas de communication extérieure au réseau) ou non.

Les routeurs sont requis en cas d'absence de l'adresse de destination sur le réseau, par une résolution ARP sur le l'interface MAC d'entrée du routeur, puisque le protocole IP ne peut exploiter les trames de niveau 2.

Le routeur traite les paquets par IP de destination et cherche les interfaces pouvant amener le paquet à sa destination, en suivant des étapes pour l'acheminement. Le routage peut également être dynamique, ce qui laisse des espaces pour les intrusions. Sans connaissance de l'adresse par le routeur, il prend provisoirement la destination du 0.0.0.0 sauf si le réseau est mentionné comme next hop dans la table de routage et les tables ARP sont conservées comme référence pour accélérer la transmission des paquets, durant les étapes de transmission, les adresses IP originelles d'émission et de destination sont préservées sur l'ensemble de la communication.

Des adresses réseau comme la 127.0.0.1 (localhost) ne sont pas routables.

OSI Niveau 4: La couche de transport

La couche de transport est celle qui gère les séquences de données par le protocole TCP et UDP.

Le protocole TCP est réputé fiable, puisqu'il dispose d'un contrôle des séquences et des tailles. Le protocole travaille en mode connexion et ouvre un espace de synchronisation (handshake). 

En UDP, le système est considéré comme non fiable, plus rapide et unidirectionnel. Il est considéré comme faisant "au mieux"

OSI couche 5: Se OSI Couche 6: Présentation

La couche présentation adapte les données pour lui donner une forme correspondant à celle de la requête. Des textes peuvent avoir un problème à la conversion des caractères.

Le Modèle TCP/IP

Les séparations de couches dans ce modèle se font avec, comme principe, la gestion des données et des protocoles utilisés pour le transport de données TCP/IP (ex: FTP; HTTPS; DNS...)