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Architecture réseau et interconnexion
Topologies
Une topologie caractérise la façon dont les différents équipements réseau sont positionnés les uns par rapport aux autres.
1. Principes
On distingue la topologie physique, relative au plan du réseau, de la topologie logique, qui précise la façon dont les informations circulent au plus bas niveau.
Les interconnexions entre nœuds du réseau s’effectuent en liaison point à point, c’est-à-dire un avec un, ou en liaisons multipoints, soit n avec n.
2. Topologies standards
a. Le bus
La topologie en bus (support linéaire) repose sur un câblage, sur lequel viennent se connecter des nœuds (postes de travail, équipements d’interconnexion, périphériques). Il s’agit d’un support multipoint. Le câble est l’unique élément matériel constituant le réseau et seuls les nœuds génèrent les signaux.
La quantité de câbles utilisés est minimale et ne nécessite pas de point central. L’inconvénient majeur repose sur le fait qu’une seule coupure du câble empêche toute station d’échanger des informations sur le réseau.
Topologie en bus point à point
b. L’étoile
La topologie en étoile repose, quant à elle, sur des matériels actifs. Un matériel actif remet en forme les signaux et les régénère. Il intègre une fonction de répéteur.
Ces points centraux sont appelés des concentrateurs (hubs). Il est possible de créer une structure hiérarchique...
Choix de la topologie réseau adaptée
Il n’y a pas si longtemps, la question se posait de choisir parmi les topologies en bus, en étoile ou en anneau.
On retrouve encore parfois cette dernière, mais rares sont les conceptions de réseau modernes qui inaugurent un tel fonctionnement. Le bus se retrouve encore parfois dans des réseaux industriels.
Les réseaux locaux de bureau sont désormais standardisés, dans les protocoles utilisés comme dans les topologies. L’étoile est la norme, avec une connexion directe des postes de travail et serveurs à des commutateurs. Bien sûr, ceux-ci sont reliés entre eux, très souvent par des bus en fibre optique. Une telle topologie permet de composer un réseau performant à un prix raisonnable.
Gestion de la communication
La circulation des informations sur le réseau, le type de transmission et le partage du medium sont des aspects importants de l’architecture.
1. Sens de communication
Différentes directions du flot de données sont possibles, particulièrement dépendantes du support de transmission et des techniques utilisées.
a. Le mode simplex
Ce mode n’exploite qu’un seul sens de transfert de l’information. Il correspond généralement à l’usage d’un seul émetteur pour n récepteurs. Ces derniers sont peu coûteux.
L’émission de programmes radio est un exemple d’utilisation de communication en mode simplex.
Une fibre optique est souvent utilisée en mode simplex. Ainsi, au moins deux fibres sont utilisées, en multimode, pour permettre une communication bidirectionnelle.
b. Le mode half-duplex
Ici, les deux sens de communication sont alternés, chaque interface étant successivement émettrice et réceptrice.
Les radios amateurs (CB - Citizen Band) ou les talkies walkies sont basés sur ce principe.
Le câble coaxial représente un bon exemple de support half-duplex.
c. Le mode full-duplex
Dans ce mode, les deux extrémités peuvent transmettre simultanément. C’est la solution la plus coûteuse, mais également la plus efficace.
Les communications téléphoniques sont de type full-duplex.
Le support filaire « paire torsadée » est un média de transmission full-duplex. Une carte réseau connectée à l’équipement adéquat peut utiliser simultanément une paire de fils pour l’émission et une autre pour la réception. De même, lorsque vous êtes connecté à la fibre à votre domicile, une fibre unique monomode est utilisée pour émettre et recevoir simultanément (avec des longueurs d’ondes distinctes).
2. Types de transmission
Les données transmises doivent être synchronisées par le récepteur afin d’être lues. Pour cela, plusieurs types de transmission peuvent être utilisés. Les principaux sont les suivants :
-
synchrone, utilisant une horloge pour transmettre à flots continus ;
-
asynchrone, permettant de gérer un échange imprévisible ou occasionnel, débutant par un bit de démarrage (start) et se terminant par un bit de stop ;
-
isochrone, dans lequel la périodicité est fixée, mais indépendamment d’une horloge, pour donner un signal continu.
Dans les réseaux locaux, les deux premiers types sont particulièrement utilisés. Le tableau suivant les caractérise plus précisément....
Interconnexion de réseaux
Chaque topologie a ses limites en termes de longueur maximum d’un segment, nombre de stations par segment... La nécessité s’est donc fait sentir d’accroître le nombre possible de postes sur un réseau ou plus simplement d’interconnecter des réseaux, soit de même type (topologie, méthode d’accès), soit de types différents.
1. Principes
Des matériels sont donc utilisés pour interconnecter les réseaux. Ils permettent également de segmenter les réseaux de taille importante en domaines plus petits.
Sur un réseau Ethernet, par exemple, le domaine de collision se rapporte à l’étendue maximale que couvre une trame inondant un réseau physique.
En Ethernet, le fait de découper en deux domaines de collision un réseau déjà existant à l’aide d’un pont permet bien souvent de désengorger le réseau.
On parle de domaine de diffusion pour identifier l’étendue d’un réseau sur lequel une trame physique, dont l’adresse MAC de destination est une adresse de diffusion (c’est-à-dire FF.FF.FF.FF.FF.FF), peut s’étendre. En effet, certains services travaillant uniquement à l’aide de diffusions, il peut être intéressant de réduire les domaines de diffusion à l’aide de routeurs.
Par exemple, un ordinateur qui démarre va émettre une trame de diffusion pour trouver un serveur capable de lui fournir des paramètres TCP/IP (serveur DHCP ou Dynamic Host Configuration Protocol).
2. Composants d’interconnexion et modèle OSI
Il est important, tout d’abord, de bien comprendre la relation qui existe entre le modèle OSI, TCP/IP et les composants d’interconnexion réseau.
En effet, suivant le niveau de fonctionnement de chaque composant, on peut identifier ceux qui s’appuient sur les adresses MAC et ceux qui utilisent les adresses IP pour filtrer les accès.
Le terme anglais layer est souvent utilisé pour désigner le niveau de fonctionnement d’un équipement. On parlera par exemple de switch L2 ou L3, ou encore de switch multilayer (commutateur avec des fonctionnalités de routeur capable de traiter les niveaux 2 et 3).
Les commutateurs les plus évolués sont désormais capables de traiter les données au niveau de la couche Réseau, ce qui n’était pas leur but premier. De même, les pare-feux évolués, nommés classiquement pare-feux applicatifs, sont capables de bloquer certains types de requêtes en analysant directement les contenus applicatifs des messages (niveau 3 à 7).
