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Introduction aux

Réseaux Locaux Industriels

N.B.: Ce cours est partiellement basé sur les supports du

Professeur Eddy BAJIC de l’Université Nancy Brabois.

Cours RLI

A.ECHCHATBI

Introduction Générale

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La recherche de performance dans le milieu industriel a conduit à développer en parallèle les aspects techniques et de gestion, d’où l’émergence des thèmes du génie industriel.

Une vision globale : Production – Maintenance – Qualité – Recherche/Développement.

Plusieurs exigences techniques s’imposent : Echanges de données informatisés.

Commande et paramétrage à distance.

Télémaintenance (augmenter le taux de disponibilité).

Supervision de sites industriels de plus en plus distribués.

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A.ECHCHATBI

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Emergence des réseaux

3

Exigences : Le volume des données à échanger de plus en plus important.

Qualité de l’échange et fiabilité assurées.

Des vitesses considérables (voir des traitements en temps réel).

Développement rapide du domaine des réseaux.

Actuellement, réseaux industriels et réseaux informatiques se développent en parallèle et convergent vers des configurations communes.

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Réseaux

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Ensembles des moyens matériels (avec les protocoles

nécessaires) destinés à connecter entre elles des machines.

La définition du réseau peut même intégrer ces machines.

Ils sont destinés à échanger des données de manière simple

et rapide entre les machines.

Réseaux locaux ou réseaux propriétaires: les machines sont

localisées au même endroit ou même à une distance limitée,

Réseau universel (internet) lorsque la distance est

quelconque.

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3

Transmission de Données

Exemple : Un modem joue le rôle d’ETCD en permettant d’interfacer une machine informatique à une ligne

téléphonique afin de communiquer avec un serveur Internet.

La transmission de données entre deux équipements est représentée par :

Equipement Terminal de Traitement de Données (Data Terminal Equipment)

Il assure le traitement des données numériques afin de les structurer et de les organiser pour former

un message compréhensible pour le système destinataire.

Equipement Terminal de communication de Données (Data Communication Equipment) Il

transforme les données numériques fournies par l’ETTD afin de les adapter selon un signal analogique

à transmettre.

5 Cours RLI GI-FSTS

A.ECHCHATBI

Transmission de Données

Les données Bits de communication sont transportées par un signal pouvant être :

Onde Electrique : transportée par une ligne bifilaire, câble coaxial

Onde Electromagnétique : se propageant dans l’air, en milieu aérien Hertzien

Onde Lumineuse : en milieu aérien par des ondes infrarouge, ou conduit dans une fibre optique

Le support de transmission est appelé Médium, ce peut être : Câble bifilaire, Câble Coaxial, Fibre Optique, Air

Le transfert des données entre les deux systèmes n'est pas parfait

Les supports de transmission déforment les ondes

Les bruits extérieurs entraînent des perturbations sur les signaux transmis

Nature du Signal Support de Transmission

Remarques

Le temps de transfert des données entre deux équipements n'est pas instantané

Il faut tenir compte du temps de propagation des ondes dépendant entre autre de la distance séparant les

équipements.

6 Cours RLI GI-FSTS

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4

Le modèle OSI

Le Modèle OSI

8

Les fonctions assurées dans un réseau sont complexes et diverses. Les logiciels mis en œuvre sont très élaborés et doivent fonctionner sur des équipements divers et variés :

Assurer l'indépendance logiciel / matériel

Ne pas être contraint par un système propriétaire.

Le modèle OSI (Open System Interconnexion) développé en 1979 par l' ISO (International Standard Organisation) a pour objectif de déterminer un standard pour la description, la spécification et le développement des systèmes de communication ouverts.

C'est un modèle virtuel de représentation des communication sur un réseau

Il décrit comment l'information issue d'un logiciel d'application d'un équipement source traverse un réseau de communication pour être traitée et compréhensible par un logiciel d'application d'un équipement destinataire.

Cours RLI GI-FSTS

A.ECHCHATBI

5

Le Modèle OSI

Le Modèle structuré en

couches.

Cet assemblage de couche est

appelé la pile OSI (Stack OSI)

par analogie avec la

représentation physique du

modèle.

Il faut noter que l'application

informatique utilisatrice du

réseau ou l'utilisateur se situe

au dessus de la couche 7, mais

il n'est pas la couche 7.

Par extension, on pourrait dire

que l'utilisateur constitue la

couche 8.

Médium

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7 APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON

De DONNEES

PHYSIQUE

APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT

RESEAU

LIAISON

De DONNEES

PHYSIQUE

Cou

ch

es H

au

tes

Traitements

De

Données

Cou

ch

es B

asse

s Transport

De

Données

1

2

3

9 Cours RLI GI-FSTS

A.ECHCHATBI

Avantages de la structuration en couches

10

La description en couches du modèle de communication a des avantages de

modularité et de simplicité des interfaces d'échanges.

Ce type de modélisation a été largement reprise dans les description et spécifications

techniques par la suite.

Couche N

Couche N+1

Couche N-1

Couche N

Couche N+1

Couche N-1

Station A Station B

Protocole

de la

Couche N

Médium

La couche N du système A ne connaît que les interfaces :

avec les couches (N - 1) et (N +1) adjacentes, d'où une limitation des

interfaces nécessaires.

avec la couche N du système B.

Cours RLI GI-FSTS

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6

Modèle de description de la Communication

Tout être humain est station d'un réseau mondial car il peut communiquer avec tout le monde. Voyons comment

P r o t o c o l e p o u r

l ' e x p r e s s i o n d e s

i d é e s :

l e l a n g a g e

P r o t o c o l e d e

m i s e e n p a g e


p o s t a g e :

l e t t r e o r d i n a i r e

c h e r a m i ,

S o u h a i t e r s o n

a n n i v e r s a i r e

Anniversaire de paul



i d é e s :

l e l a n g a g e


m i s e e n p a g e


p o s t a g e :

l e t t r e o r d i n a i r e



i d é e s :

l e l a n g a g e


d i a l o g u e t é l é p h o n i q u e


a p p e l e r a u

t é l é p h o n e

allo

je suis bien

au 03 83 54 12 36

S o u h a i t e r s o n

a n n i v e r s a i r e

Anniversaire de paul



i d é e s :

l e l a n g a g e


d i a l o g u e t é l é p h o n i q u e


a p p e l e r a u

t é l é p h o n e

On constate qu'il y a modularité et modification des couches sans altération du fonctionnement des autres

couches

11 Cours RLI GI-FSTS

A.ECHCHATBI

Rôle de la Couche Physique 1

1

2

3

4

5

6

7

Gère tout ce qui concerne la connexion physique des équipements sur le réseau,

ainsi que la réalisation des signaux de transmission sur le Médium. Assure la

transmission des bits .

Connexion physique au Médium

Forme des signaux et Codage

Débit - Mode de transmission

Moyens de raccordement Mécanique - Electrique

- Optique

Type de Médium

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Matériel


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7

Rôle de la Couche Liaison de Données 2

S'occupe de la transmission des trames en point à point entre

deux équipements sur un même réseau.Prend en charge la méthode d

'accès à la voie et les mécanismes de détections d'erreurs (CRC) et

de contrôle de flux, retransmission.

Transmission des Trames point à point sur le

médium

Contrôle des erreurs de transmission CRC

Contrôle de Flux - Séquencement

Gestion de la Méthode d'Accès à la Voie

L'IEEE décompose la couche 2 en deux parties, communément admises aujourd'hui :

sous-couche accès à la voie MAC (Médium Acces Control) gère le partage de la voie entre les stations.

sous-couche contrôle liaison logique LLC (Logical Link Control) détecte et corrige les erreurs de transmission.

1

2

3

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7 Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Matériel


A.ECHCHATBI

Rôle de la Couche Réseau 3

Choisit le chemin optimum pour acheminer les informations vers le

destinataire. Gère l'interconnexion des réseaux lorsque l'émetteur et

destinataire ne sont pas directement connectés sur le même réseau, ce qui

nécessite des techniques de ROUTAGE.

• Transfert de paquets par des nœuds intermédiaires, routeurs.

• Fragmente les paquets pour s'adapter à la taille maximum des

trames réseaux traversés.

Routage des Messages à travers l'interconnexion

des réseaux par optimisation : trafic, coût, délai,

…

Découpage des Paquets en Trames acceptables par

la Couche 2

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7 Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Matériel


A.ECHCHATBI

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Rôle de la Couche Transport 4

Assure la fiabilité du transfert d'information sur le réseau, contrôle le

transport des données de bout en bout.

Assure une Qualité de Service (QoS) en fonction des possibilités des

couches inférieures (débit, niveau de priorité, taux d'erreurs) en

négociant les options entre la source et le destinataire.

Découpe et ré-assemble les messages volumineux en paquets et vice-

versa.

Transport des Messages de Bout en Bout

de l'Emetteur au Destinataire

Fragmentation - Assemblage des Messages

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7 Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Matériel


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Transport en Mode Connecté

Il y a négociations et établissement de la liaison au début de la communication puis transfert des données au

sein de cette liaison et enfin libération de la connexion.

Ce mode est privilégié pour des transferts importants d'information à travers des liaisons distantes avec

plusieurs relais intermédiaires.

Station A Station B

Communication en Mode Connecté

Le chemin de communication est établit puis garder identique tout au long de la communication

: Technique des CIRCUITS VIRTUELS

Le téléphone fonctionne selon ce principe


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Transport en Mode Non Connecté

Ce mode implique l'indépendance de chaque transmission au cours d'une même communication. Elle peut ainsi

être plus rapide à établir mais moins fiable.

Ce mode est privilégié pour des échanges ponctuels et locaux.

Station A Station B

Communication en Mode Non Connecté

Paquet 2

Paquet 3

Paquet 1

Paq

uet 4

Paquet 5

Les paquets sont indépendants les uns des autres et peuvent suivre des chemins différents, pour cela ils seront

numérotés. Elle peuvent ne pas arriver dans l'ordre de leur émission. Les trames sont appelés

DATAGRAMMES

L'acheminement des lettres postales fonctionne selon ce principe


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Rôle de la Couche Session 5

Elle établit une communication formelle avec son homologue de la

station destination. Elle active et synchronise le dialogue entre

utilisateurs distants.

Chronologiquement, il y a ouverture d'une session, transfert de

données, puis fermeture de la session. Une session est une connexion

entre utilisateurs qui nécessite un établissement, un maintien et

finalement une libération de la connexion de façon transparente à

l'utilisateur.

Initialisation de la Communication

Transfert de Données

Fermeture de la Communication

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7 Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Matériel


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Rôle de la Couche Présentation 6

S'occupe de la représentation des données, modifier ou

traduire les données échangées : cryptage, compression de

données, assurer la sécurité et la confidentialité par

authentification

Cryptage - Représentation des Données

Compression

Sécurité - Confidentialité …

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7 Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Matériel


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Rôle de la Couche Application

Fournit à l'utilisateur les fonctions et services qui lui permettent

d'exploiter le réseau (transfert de fichier, télécommande, gestion mode

de marche, messagerie, accès aux variables mots et bits, etc ...) selon

la spécialisation du réseau

Services d'Accès Données (Bits, Mots, Objets)

Transfert de Fichiers

Messagerie

Navigation Hypertexte … 1

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7 Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Matériel


A.ECHCHATBI

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Equipements d ’Interconnexion et Modèle OSI

REPETEUR

PHY 2PHY 1Couche 1

Segement 1 Segement 2

PONT

MAC 1 MAC 2

PHY 1 PHY 2Couche 1

Couche 2

Réseau 1 Réseau 2

ROUTEUR

RES 2

LLC 2

MAC 2

PHY 2

RES 1

LLC 1

MAC 1

PHY 1Couche 1

Couche 2

Couche 3

Réseau 1 Réseau 2

PASSERELLE

APP 2

PRES 2

SESS 2

TRAN 2

APP 1

PRES 1

SESS 1

TRAN 1

RES 2

LLC 2

MAC 2

PHY 2

RES 1

LLC 1

MAC 1

PHY 1Couche 1

Couche 2

Couche 3

Réseau 1 Réseau 2

Couche 4

Couche 5

Couche 6

Couche 7


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Mécanisme d ’Encapsulation

L'empilement des couches entraîne pour chaque couche, l'ajout ou la modification de données à celles qui lui sont

fournies par la couche supérieure.

Ces informations sont ajoutées suivant un mécanisme dit d'"Encapsulation".

RESEAU

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

1Data

DataEntête 2

DataEntête 3

DataEntête 7

DataStation A Station BLes données traitées par la

couche 2 sont constituées des

données de la couche 4 qui ont

été encapsulées par la couche 3.

La couche 2 prendra l'ensemble

comme des données sans se

soucier de leur contenu déjà

traité par la couche3.

Le mécanisme d'encapsulation en réseau est une métaphore du processus d'encapsulation de liquide dans

une bouteille.

En fin de pile, à la couche 1, les données Data passée à la couche 7 ne constituent qu'une petite partie de la trame

finalement générée par la traversée des couches.


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12

Notion de Service Réseau

Couche N + 1

Protocole de Niveau N+1

(N+1) PDU

SDU (Service Data Unit)

Appel au

service N-1

Couche N

Protocole de Niveau N

(N) PDU

STATION A STATION B

N + 1

N N

N + 1

La couche qui utilise un service ne

sait pas comment il est réalisé

Principe de Transparence

Une couche peut fournir un

service à plusieurs utilisateurs

simultanément

Service Access Point

Toute action que peut réaliser une couche vis à vis de la couche supérieure immédiate

Dialogue Vertical

Les échanges sont réglés sous la forme de messages appelés SDU : Service data Unit


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Notion de Protocole

Le comportement de chaque couche est décrit par un Protocole d'où l'existence de :

protocole physique, protocole de liaison de donnée, protocole de transport, …

Un Protocole est un ensemble de Règles de Dialogue entre 2 couches de même niveau de deux entités

communicantes (stations)

APDU (Application)

PPDU (Presentation)

SPDU (Session)

TPDU (Transport)

NPDU (Network)

LPDU (Data Link)

Chaque couche possède un PDU sauf la

couche physique, repéré par la première

lettre de la couche :

Les échanges sont réglés sous la forme de messages appelés PDU : Protocol data Unit

(N) PDU

(N-1) PCI

Couche N

(N-1) SDU

(N-1) PDU Couche (N-1)

PDU : Unité de Données du Protocole

SDU : Unité de Données du Service

PCI : Information de Contrôle du Protocole


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