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Généralités sur les réseaux
A. Perez-Mas
Sommaire

du site

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Un plan d'étude : le modèle OSI


QU'EST-CE-QU'UN RESEAU ?

C'est un ensemble d'ordinateurs pouvant communiquer et échanger des données numériques.

Pour cela il faut qu'ils soient connectés (par des câbles électriques, fibres optiques, liaisons hertziennes, etc.)

Pourquoi "Réseau" ?
Parce que, historiquement, les premières liaisons entre ordinateurs furent créées en mettant à profit
le réseau téléphonique, seule infrastructure câblée cuivre étendue dans tout le territoire existante en ce temps-là.
Elle avait (et a toujours) une structure (on dit une architecture) maillée (c.f. fig. ci-dessous)



Les lignes figurent les câbles, de plus ou moins grand débit qui relient les "centraux téléphoniques"
de plus ou moins grande capacité représentés ici par des cercles .
L'ensemble fait penser à un filet, disons de pêche, d'où le nom de réseau.
Les centraux sont aux noeuds du réseau.

Ces centraux ont pour rôle d'aiguiller
à chaque noeud les lignes téléphoniques
de manière à mettre en contact et maintenir la continuité électrique
entre les postes téléphoniques appelant-appelé.

Les dispositifs pour ce faire, initialement électromécaniques puis électroniques,
se nomment des commutateurs
( Switch, Switches).
C'est pour cette raison qu'on nommait ce type de réseau Le Réseau Téléphonique Commuté (RTC).
STN (Switched Telephone Network) - PSTN (Public Switched Telephone Network).


Commutateur Strowger en service dans un Central Téléphonique.
Fin de service vers les années 1960.

Comme nous le verrons, tous les réseaux ne sont pas construits sur cette architecture maillée.
Malgré tout, le mot "réseau" est resté pour les désigner tous.


Réseaux locaux


Les techniques mises au point pour les réseaux de grande étendue ne tardèrent pas
à trouver des applications à l'intérieur même des entreprises sous le nom de "réseaux locaux".

Intéressants pour l'échange et mise en commun de fichiers de travail,
le stockage en un seul lieu ou l'exploitation conjointe des données des divers services,
le contrôle de production, comptabilité, etc.

Aujourd'hui, tout un ensemble d'ordinateurs personnels de systèmes de télésurveillance et d'audio-visuel
sont couramment reliés ensemble sur un même réseau local domestique,
même si les occupants ne s'en aperçoivent pas !

Attention ! Un réseau n'est pas la simple liaison entre eux de tous les ordinateurs.
La première différence entre liaisons et réseau apparaît lorsqu'on imagine ce que pourrait être
un ensemble de liaisons entre les nombreux ordinateurs si l'on veut que chacun puisse communiquer avec les autres.


Voici la situation avec seulement 6 ordinateurs.
15 câbles de liaison (bi directionnels).
5 ports bidirectionnels par PC.
n (n-1) / 2 = 1225 câbles avec 50 ordinateurs !

C'est déjà impensable au niveau d'un réseau local d'entreprise,
mais imaginez le câblage avec tous les hôtes d'Internet !

Comparez avec les trois principales topologies adoptées pour les réseaux locaux :
topologies en BUS, en ANNEAU ou en ETOILE
Nous verrons un peu plus loin la topologie MAILLEE des réseaux territoriaux.


Une raison de poids pour adopter un réseau local en étoile : la simplicité de câblage !



Taille des réseaux

On distingue des réseaux :

  • Elargis : WAN "Wide Area Networks" aux dimensions d'un pays ou de la planète. Exemple : Internet
  • Métropolitains : MAN "Metropolitan Area Networks" aux dimensions d'une ville.
  • Locaux : LAN "Local Newwork Area" aux dimensions des locaux d'une entreprise

La distinction n'est pas sans fondement : la taille d'un réseau implique des technologies différentes.


Que peut-on espérer d'un réseau sur le plan pratique ?

Pour un réseau local
La possibilité d'échange de donées entre ordinateurs permet :

  • Localement, en entreprise, un accès direct aux informations contenues dans des ordinateurs voisins ou distants sans avoir recours au transport de supports de stockage tels que des disquettes, bandes, CD-ROM DVD, etc.
    Des systèmes de confidentialité hiérarchisés pouvant protéger certaines informations de cetains personnels.

  • Une augmentation des capacités et de la sécurité du stockage des données dans des hôtes déportés et sécurisés.
    Il existe par exemple aujourd'hui des Sociétes de Service d'hébergemet protégé de données (dont le "cloud" récemment).

  • De bénéficier de manière distribuée aux potentialités spécifiques de certaines machines de traitement spécialisé : calcul intensif,
    serveurs d'applications, meilleur partage des ressources actives.
    Exemple : des mises à contribution d'une grande quantité d'ordinateurs individuels pour des programmes de calcul universitaire.

  • Une meilleure organisation du partage des tâches dans des groupes de travail grâce à des logiciels de type groupware et workflow. Agendas collectifs hiérarchisés, planificateurs collectifs, etc..

  • Multidiffusion rapide des messages à une collectivité : e-mail.

  • Accès à des banques ou des bases de données collectives privées ou publiques : Internet - Intranet - Bourse

  • Gestion de production dans un complexe industriel animé par des automates répartis sur les machines et rendant compte en temps réel des paramètres de progression de la fabrication.
    Exemples : réseaux MAP Manufactoring Automation Protocol (General Motors)
    ou TOP Technical Office Protocol (Boeing)

Pour un réseau de grande envergure MAN ou WAN

  • Pour une entreprise, la possibilité de consulter/transmmettre en permanence les documents en possesion des succursales.
  • Intégrer en temps réel les comptabilités, les documents de recherche, etc.
  • Avoir accès au réseau mondial tel qu'Internet, la Bourse, le stockage sécurisé des données (Cloud), etc.

Notre plan d'étude

Attention !
L'étude des réseaux est réputée difficile.
Et pourtant, elle ne demande pas de grands efforts de réflexion, ni un haut niveau de mathématiques ou de physique.
Alors pourquoi est-elle difficile ?

C'est par ce qu'elle est compliquée !

Inventivité
Une grande diversité de types réseaux a vu le jour depuis les années 1970 de leurs débuts.
Au début, libre concurrence aidant, une foule de concepteurs proposèrent chacun SA solution,
plus performante que toutes les autres dans les domaines d'application particuliers que chacun explorait.
.
L'innovation sauvage donna lieu à la diversité donc à la difficulté de tout connaître.
Malgré la création d'un office (OSI
) visant à canaliser cette inventivité des concepteurs vers plus de compatibilté,
il nous est beucoup resté de cette époque.


Diversité des topologies
Suivant que les ordinateurs sont reliées entre eux par un réseau maillé tel que celui du téléphone,
ou qu'ils sont tous relées sur un seul et même support de transmission
, ou les après les autres en anneau,
les impératifs de conception ne sont pas les mêmes.

Diversité des tailles
Un réseau national ou mondial WAN n'a pas les mêmes exigences techniques qu'un réseau métropolitain MAN ou local LAN.

Diversité de l'information transportée.
Le son, l'image, les données professionnelles, industrielles n'ont pas les mêmes exigences
en matière de fiabilité, de sécurité, de rapidité de transmission, etc.

Complexité du dialogue entre machines
Il faut qu'un réseau fonctionne automatiquement.
Il faut donc que les machines en liaison puissent échanger automatiquement un certain nombre d'informations
concernant leur état, le résultat de leur dernier échange, des acceptations à des invites à agir, des demandes d'action,
etc.
Il faut donc définir un "protocole d'échange d'informations" automatique entre machines.

Imaginez seulement l'organigramme que cela représente vu la diversité des cas à envisager !


Devant tant de diversité, on finit pour tout mélanger !

Heureusement, il est possible de diviser la difficulté !

Nous allons distinguer dans la suite SEPT blocs de fonctions distinctes
dont la collaboration permet toutes les fonctionnalités que l'on peut espérer d'un réseau.


Nous les étudierons une par une.
Théoriquement d'abord.
Puis, nous en verrons les diverses variantes d'application pratique
en étudiant les divers réseaux réels existants.

Pour commencer, nous nous aiderons d'un modèle quasi-universel de réseau : le modèle OSI.

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Hors cours...


Considérations "philosophiques"
Le réseau : une nouvelle forme d'intelligence contributive ?

Pour communiquer - au sens humain - encore faut-il une intelligence.
Les ordinateurs ont celle qui leur a été conférée par les programmeurs. C'est une intelligence d'automate.
Certains n'appelleront pas cela une intelligence, d'autres auront des doutes sur la spontanéité de celle de l'Homme.
Le partage se ferait-il par la complexité ? Gare ! l'ordinateur se complexifie de manière exponentielle...
Et le réseau pourrait bien être la dernière étape de complexification en date.
c.f. "Le phénomène humain" de Pierre Teilhard de Chardin .

Que peuvent se dire des ordinateurs, mis à part ce que l'on leur fait dire ?

Voici un exemple significatif.
Comme nous allons le voir bientôt, dans un réseau fortement maillé comme Internet, des informations partent des ordinateurs reliés au réseau et envahissent l'ensemble des artères voguant de noeud en noeud vers leur destination.
A chacun des noeuds se trouve un ordinateur spécial appelé "routeur" chargé de les acheminer .
La destination est inscrite en tête de chacun des messages sous forme d'un numéro unique ( l'adresse IP ).
Comment un noeud quelconque du réseau mondial est-il au courant de la position du destinataire ?
Alors qu'aucune liste exhaustive de toutes les destinations possibles ne peut être dressée au niveau global , car à tout instant il en disparaît et en apparaît de nouvelles !

La solution : ils se " parlent " et " décident " entre-eux !
Nouvelle version "electro-neurale" de la rumeur : des algorithmes conversationnels sont installés dans chacun des ordinateurs-noeuds pour diffuser et collecter des informations sur les adresses de l'ensemble du réseau réel
à l'instant " t " , ainsi que pour décider des meilleures directions à emprunter pour les atteindre !

Nous étudions ces techniques, dites de routage, dans ce site au lien :

Hormis la résolution collectiviste (disons distribuée) de ce problème simple d'adressage, que peut-on développer en matière d'intelligence contributive ?

En électronique automobile on assiste aujourd'hui à la déportation de l'intelligence vers les capteurs, dans lesquels sont intégrés des des microproceseurs pour qu'ils effectuent en autonomie des tâches locales comme le freinage contrôlé.
L'ensemble étant mis en réseau pour une gestion harmonieuse des événements.

On peut facilement imaginer des stratégies semblables :

  • Pour un ajustement des cibles commerciales par analyse des actions individuelles sur le réseau.
  • Pour exploitation des données de navigation des ordinateurs personnels à des fins statistiques.
  • Pour une meilleure surveillance du banditisme ou des "dérives" morales, sociales, politiques ?

Les limites ?
On aurait tort de considérer tout algorithme comme rationnellement parfaitement maîtrisé : il n'existe pas d'algèbre nette des algorithmes ; souvent des intuitions, des principes statistiques et beaucoup d'essais plus ou moins aléatoires d'où ressortent des réussites pratiques souvent paradoxales, rationalisées après coup, mais impossibles à vérifier dans la totalité des cas.

Cela tient vraissemblablement à une possible incompatibilité entre la manière de raisonner des cerveaux humains et celle des machines alogirithmiques.

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