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2A-SI - Réseaux :Modèles d’architecture réseau
Stéphane Vialle
[email protected]://www.metz.supelec.fr/~vialle
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1. Caractéristiques des modèles en couche2. Principes du modèle OSI3. Principe du modèle TCP/IP4. Notions de mode de communication5. Notions de protocole de communication6. Importance des normes
Modèles d’architecture réseau
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Réseauxmodèles d’architectures réseaux
1 - Caractéristiquesdes modèles en couches
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modèles d’architectures réseaux
Caractéristiques des modèles en couches• Structuration des différents « services » en couches fonctionnelles• Indépendance totale des couches • Définition d’une hiérarchie de services• Communications entre couches (voir plus loin):
- transmission de PDU (Protocol Data Unit)- spécification d’interfaces de communication- la couche n communique seulementavec les couches n-1 et n+1 (théorie !)
n+1
n
n-1
PDU PDU
PDU PDU• Ex: OSI et TCP/IP
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modèles d’architectures réseaux
Caractéristiques des modèles en couchesInterconnexion de systèmes :
Modélisation des piles des extrémités et du relais :
Plus les relais ont de niveaux : plus ils sont « intelligents » et lents !
support support
Système A Système Brelais
appli. appli.
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Réseauxmodèles d’architectures réseaux
2 - Principes du modèleOSI
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modèles d’architectures réseaux
Principes du modèle OSIModèle OSI (Open Systems Interconnection) :
• Définie par l’ISO en 1978• Modèle de référence, modèle conceptuel• 7 couches fonctionnelles :
7-Application 6-Présentation
5-Session4-Transport
3-Réseau
2-Liaison
1-Physique
• Transmission de bits : codage en ligne/modulation…• Transmission avec intégrité de blocs de données
• Acheminement des données de proche en proche à travers un réseau
• Contrôle de bout en bout : messages délivrés en ordre, ré-émission sur erreur, contrôle du flux de données, …
• Organisation du dialogue : configuration de la comm.points de contrôle pour reprise sur erreur grave, …
• Conversion des données entre formats réseau et formatapplication, cryptage, …
• Application d’accès au réseau : transfert de fichiers, gestion de messages, …
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Principes du modèle OSIAnalogie :
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modèles d’architectures réseaux
Principes du modèle OSIInterconnexion de systèmes :
Niveau du relais: Composant relais:niveau 1 : physique répéteurniveau 2 : liaison pontniveau 3 : réseau routeurniveau 7 : application passerelle applicative
support support
Système A Système Brelais
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modèles d’architectures réseaux
Principes du modèle OSICommunications entre couches:
PDUN+1PDUN+1
PDUNPDUN
SDUNSDUNPCIN
PCIN
SAPN
Couche N
Couche N+1Terminologie :PDU: Protocol Data UnitSDU: Service Data UnitPCI : Protocol Control
InformationSAP: Service Access Point
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modèles d’architectures réseaux
Principes du modèle OSICommunications entre couches:
Bonjour
PDUN
Bonjour
PDUN-1
numSDUN-1PCIN-1
Requête N-1ConfirmationN-1
ACK
Bonjour
Bonjour
PDUN-1
numSDUN-1PCIN-1
Vérif.numéroN-1
ACK
Confir-mationN
PDUN
Transmission de PDU
Indication N
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Le modèle OSI ne correspond pas à la réalité d’implantationdes réseaux d’aujourd’hui.Il reste cependant un modèle CONCEPTUEL de référence.
modèles d’architectures réseaux
Principes du modèle OSIBilan du modèle OSI (Open Systems Interconnection) :
Application Présentation
SessionTransport
Réseau
Liaison
Physique
Modèle riche mais …. définitions des couches:- Pas toujours claires- Quelquefois redondantes !- Souvent trop « mince » : trop peu de fonctionnalités regroupées parrapport à la réalité des implantations
La littérature n’est pas homogène sur ladocumentation d’une couche !
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modèles d’architectures réseaux
Primitives de service OSI• 4 types
– Requête : à l'initiative de (N), provoque une action (N-1)
– Confirmation :(N-1) rend compte à (N) du résultat de la requête
– Indication :(N-1) provoque une action dans (N)
– Réponse :(N) rend compte à (N-1) du résultat de l'indication
• Nommage : X-xxxxxx-typeX : lettre de couchexxxxxx : élément de servicetype : type de requête
Exemple : T-CONNECT-req : requête de connexion de la couche Transport faite par la couche Session
Voir TD 1
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modèles d’architectures réseaux
Unités de données OSI
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Réseauxmodèles d’architectures réseaux
3 - Principes du modèleTCP/IP
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• Modèle en 4 couches seulement• Plus réaliste : modèle implanté réellement• Couches moins indépendantes les unes des autres
modèles d’architectures réseaux
Principes du modèle TCP/IPBases du modèle TCP/IP :
• A commencé à exister (implanté) avant le modèle OSI• A évolué avec le réseau mondial (Internet)
ApplicationTransport TCPInterconnexion - IP InternetworkInterface avec le réseau
• Application d’accès au réseau : transfert de fichiers, gestion de messages, …
• Transmission de bout en bout
• Routage des données, masquage des réseauxréels empruntés
• Matériel et accès au supports
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modèles d’architectures réseaux
Principes du modèle TCP/IPDétails du modèle TCP/IP :
• Les couches sont décomposées en sous-parties « horizontales »• Les communications entre couches ne sont pas aussi réglementéesque dans le modèle OSI…• Le modèle en est plus souple
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modèles d’architectures réseaux
Principes du modèle TCP/IP
APPLICATIONS
TCP
IP
UDP
Plus la couche est basse, plus la données utiles est encapsulée!
Encapsulation :
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modèles d’architectures réseaux
Faiblesses du modèle TCP/IP• Conception ancienne
– Pour des liaisons bas débits (1200 b/s à 9600 b/s)– Pour des réseaux filaires terrestres
• Prévu pour un environnement fermé– Principe du Trusted user– Nombreuses failles de sécurité dans les mécanismes de base
• Avant le multimédia– Principe du Best Effort– La QoS (Quality of Service) devient nécessaire
• Victime de son succès– Saturation de l’espace d’adressage, problèmes de routage– Gestion anarchique du nommage– ...
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modèles d’architectures réseaux
Evolutions du modèle TCP/IP
• Nouvelles infrastructures et nouveaux terminaux– Mobilité, itinérance– WAP
• Sécurisation des échanges sur le réseau– IPv6, IPSec, SSL, ...
• Gestion de la QoS– IPv6, RTP, RSVP, DiffServ, …
• Prise en compte de la dimension de l’internet– NAT, IPv6
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Réseauxmodèles d’architectures réseaux
4 – Notions de modede communication
(les grands classiques en réseau)
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modèles d’architectures réseaux
Modes de communication
UnidirectionnelSimplex
Bidirectionnel à l'alternatHalf Duplex
Bidirectionnel simultanéFull Duplex
DiffusionBroadcast
DiffusionMulticast
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modèles d’architectures réseaux
Modes de communicationMode connecté
ou Connection Oriented
• 3 phases– Etablissement
(négociation)– Exploitation (transfert de
données)– Terminaison
• Contrôle de la transmission– Détection et correction
d'erreur– Contrôle de flux– Contrôle du
séquencement
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modèles d’architectures réseauxModes de communication
Mode sans connexionou Datagramme
ou Connectionless
• Simplicité de mise en œuvre• Pas de contexte de
communication• Pas ou peu de contrôles
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modèles d’architectures réseauxModes de communication
Modèle Client-Serveur(modèle de plus haut niveau)
• Répartition des traitements– Client : Interface Homme-
Machine (IHM)– Serveur(s) : Traitements,
Données
• Modèle très répandu– Web (http)– RPC, Remote Procedure Call (C)– RMI, Remote Method Invocation
(Java)– Etc.
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Réseauxmodèles d’architectures réseaux
5 – Notions de protocolede communication
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modèles d’architectures réseaux
Détection et correction d'erreurs
Entête [Données] Contrôle
Emetteur
RécepteurContrôle
=
Entête [Données] Contrôle
RécepteurContrôle
≠
Entête [Données] Contrôle
Entête [Données] Contrôle
RécepteurContrôle
≈
Entête [Données]
Réception
"correcte"
Message
"erroné"
Code
autocorrecteur
Code de contrôle :
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modèles d’architectures réseaux
Détection et correction d'erreurs
Données (O)
Ack (1)
Données (1)
Données (1)
Ack (0)
Temporisation Données (O)
Ack (1)
Données (0)
Ack (1)
Temporisation
Correction par retransmission
Alternat :
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modèles d’architectures réseaux
Détection et correction d'erreurs
Données (O)
Ack (2)
Reject (1)
Données (1)Données (2)
Données (3)
Ack (0)
Données (O)Données (1)Données (2)
Données (1)Données (2)
Données (O)
SReject (1)
Données (2)
Données (1)
Données (1)
Ack (3)
Rejet non sélectif
Go Back N
(TCP/IP)
Rejet sélectif
Fenêtre d'anticipation :
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modèles d’architectures réseaux
Contrôle de flux
Données (O)
Pause(3)
Données (2)
Données (1)
Données (3)
Ack (3)
• Par réglage de la taille de la fenêtre d’anticipation
• Par demande de pause :
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modèles d’architectures réseaux
Modélisation d’un protocole
Automate A Automate BPDUs
SDUs SDUs
• Etats :• Non connecté• En attente de
connexion• Connecté• …
• Transitions :• Evénement
• Réception d’un PDU, d’une SDU
• Expiration d’un temporisateur
• Prédicat : condition (optionnelle)
Automates Etats-Transitions – avec canal parfait
• Action• Emettre un PDU,
une SDU• Armer/Désarmer un
temporisateur
Voir TD 1
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modèles d’architectures réseaux
Modélisation d’un protocole
Automates Etats-Transitions – avec canal imparfait
Environnement
Automate A Automate B
SDUs SDUs
PDUs CANAL
(avec pertes)
PDUs
Voir TD 1
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Réseauxmodèles d’architectures réseaux
6 – Importance des normes
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Importance des normesComment naissent les normes ?
• ISO International Standards Organisation– Normes internationales (IS)– AFNOR Association Française de NORmalisation– DIN Deutsches Institut für Normung– ANSI American National Standards Institute– Etc.
• ITU International Telecommunications Union– IUT-T, secteur Télécoms, ex CCITT– IUT-R, secteur Radio, ex CCIR– Recommandations (ex avis)
• IEEE Institute of Electrical & ElectronicalEngineers
• ECMA, European Computers Manufactures Association
• MAP, Manufacture Automation Protocol
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Importance des normes
Les enjeux de la normalisation
• Un domaine difficile– Rapidité des avances technologiques– Complexité des problèmes– Imbrication Informatique, Télécoms et Audiovisuel– Importance des enjeux économiques
• Des situations diverses– Norme de droit : GSM– Norme de fait : TCP/IP– Standard propriétaire : Microsoft Windows