Introduction aux réseaux



- Communication de données entre ordinateurs (sect. 10.1)
    - Mécanismes de communication, multiplexage
    - Encodage et modulation des données
    - Commutation des transmissions
    - Topologie et interconnection des réseaux
    - Caractéristiques d'un système de communication
    - Modèle à niveaux de protocoles: OSI (Open System Interconnect)
    - Ethernet

Communication de données : (sect. 10.1)

On utilise une pile de protocoles ("protocol stack").  Chaque protocole dans la pile utilise le protocole d'en dessous pour effectuer la communication et peut se fier sur lui pour fournir certaines propriétés au canal de communication.  Le niveau le plus bas est le niveau physique, qui génère les impulsions sur le lien physique (fil électrique ou fibre optique).

Mécanismes de communication:
- Simplex:  un seul sens
- Semi-duplex ("Half-duplex"):  un sens à la fois
- Duplex ("Full-duplex"):  dans les deux sens

Multiplexage:
Pour avoir plusieurs conversations en même temps sur le même lien physique, on peut utiliser le multiplexage:
- Domaine de temps (TDM):  on découpe la conversation en petites tranches et on les transmet entrelacées.
- Domaine de fréquences (FDM):  chaque conversation utilise une partie différente du spectre (fréquences différentes).
- mixte:  on peut combiner les deux.
 

Encodage:  Figure 10.1, page 448
Pour les communications sur des longues distances, il est préférable d'utiliser une transmission en série puisque avec la transmission en parallèle les délais peuvent varier d'un fil à l'autre.  Il faut donc aussi encoder l'horloge sur le même fil, sinon le délais sur l'horloge et sur les données peuvent être différent, ce qui causerait des lectures aux mauvais moments.  Les encodages de la figure 10.1 ne sont pas tous aussi bons pour transmettre l'horloge: NRZ et NRZI ne transmettent pas vraiment l'horloge, RZ trasmet bien lorsqu'on a des 1s mais une séquence de 0s est difficile à compter, Manchester trasmet bien pour les 0s et les 1s.

Modulation:
Cetains médiums de transmission ne supportent pas bien les ondes carrées, et dans ce cas on utilise une onde sinusoïdal modulée par l'onde carrée.  On peut moduler l'amplitude (AM), la fréquence (FM) ou la phase.  Les modulations AM et FM sont bien connues pour la transmission par ondes radio, mais sont aussi utilisées pour les communications par fil.
 

Commutation:
Par circuit:
– établir une route d'abord et la garder pendant toute la durée de communication
– peut être un circuit virtuel
– guarantie un taux de transfert minimal
– exemple:  système de téléphone

Par paquet:
– information envoyée en paquets de bits
– la route prise vers la de destination peut être différente pour chaque paquet
– facilite le partage des capacité car la voie n'est pas occupé lorsqu'il n'y a pas d'échange de données
– format fixe de paquets - entête (enveloppe) + données
– exemple:  Internet

Topologie de réseaux:  Figure 10.2, page 449
Le bus permet de connecter simplement plusieurs ordinateurs en utilisant un seul fil.  C'est la topoligie utilisée par Ethernet sur câble coaxial.  Le problème est qu'on partage le fil, ce qui fait descendre la vitesse de communication lorsque plusieurs parlent en même temps.
L'étoile permet d'avoir plusiers conversations à pleine vitesse si le même ordinateur ne se trouve pas dans plusieurs conversations.  C'est la topoligie utilisée par Ethernet sur paire torsadée.  Cette topologie demande d'avoir un "Hub" qui fait le routage entre les ordinateurs.
L'anneau a un gros problème: si un ordinateur plante, tout le réseau ne fonctionne plus.  C'est pourquoi souvent on utilise une topologie étoile pour émuler les protocoles qui ont besoin d'un anneau (star-ring).  Par contre, l'anneau ne demande pas de "Hub" comme l'étoile, et les fils sont souvent plus courts.

Réseaux locaux:  Figure 10.3
On connecte plusieurs résaux locaux pour former un plus grand réseau à l'aide de:
- Pont (bridge):  passe les communications non-locales de l'autre côté du pont, sans être trop intelligent.
- Routeur (router):  peut aussi router (déterminer la route) des communications non-locales.
 

Caractéristiques d'un système de communication
- Interface de haut niveau aux applications
- Établissement, maintenance et fermeture de communication
- Adressage et routage
- Synchronisation et contrôle de flux
- Formattage de messages
- Réception sans erreur - détection (parité, Cyclic Redundancy Check -CRC) et correction d'erreurs (retransmission sur détection, codes de correction d'erreurs)
- Génération du signal porteur et sa détection (émission/réception sur le lien physique)
 

Modèle OSI: Open System Interconnect (sect. 10.1.3)
Couche application:  originateur/récepteur des données
Couche présentation:  encryption et conversion de format (cette couche est souvent oubliée)
Couche session:  établissement, maintenance, et fermeture de session
Couche transport:  division en paquets, réception en ordre, fiabilité, arrange les retransmissions en cas de perte de paquets
Couche réseau: formatage et extraction de paquets
Couche lien de données:  préparation finale pour la transmission, synchronization et contrôle de flux de bas niveau
Couche physique:  câblage, transmission de bits, signalisation
 

Le LAN Ethernet:
• Développé chez Xerox dans les années 1970, devenu le réseau le plus populaire
• Niveau physique: le câble coaxial ou une paire torsadée (fil de tétéphone)
• 10 Mbps base, 100Mbps nouveau
• Lien de données: paquets de 64 à 1518 bytes
• Protocole sans connexion - chaque paquet est autonome (datagram)
• Medium: tout contrôleur reçoit et examine chaque paquet; collisions ...
• Adresses de 48 bits, organiées en 6 octets de 8-bits
• Adresses sont globallement uniques, initiallement affectées par Xerox, maintenant par IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

Description du protocole:  Figure 10.7, page 463
Structure des paquets:  Figure 10.8

Lien intéressant: Internetworking Basics



Préesentation en classe (.PDF)