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IntroductionCet article vise à décrire comment fonctionne un réseau. Toutes les technologies ne sont pas expliquées ici. Cela donne un bon aperçu du réseau. Quelles illustrations complètent cet article. Bonne lecture. Notions préliminairesQu'est-ce qu'un réseau ? Un réseau réduit à sa plus simple expression, c'est un simple lien, qui peut être un câble coaxial, une paire torsadée, une fibre optique... reliant deux machines. La connexion de la machine au lien se fait grâce à une carte réseau. Il en existe de nombreux types, selon la nature du lien physique, leur technologie, leurs performances... Un réseau pour quoi faire ? Le but est de transmettre des données entre nos deux machines. Cela nous permettra de transférer des fichiers, de nous envoyer du courrier électronique (e-mail), de transférer des flux sonores, visuels, de faire des jeux... Pour communiquer, les machines peuvent envoyer, par l'intermédiaire de leur carte réseau, des signaux électriques (ou optiques pour les fibres), dont le codage est comparable à du morse. On appellera paquet de données une suite de signaux successifs. Le paquet se propage sur le lien physique, et arrive à l'autre bout : les deux machines communiquent ! Un réseau, c'est plus de deux machines ! En effet, on ne peut pas être très fier de noter petit réseau bipolaire. Mais comment connecter plusieurs machines ? Et bien nous allons insérer un répéteur dans notre réseau.
Voici un exemple de répéteur (ou hub) 8 ports, comme nous en avons sur le réseau
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[hub Office Connect 8 ports] Son fonctionnement est simple : lorsqu'un signal arrive sur l'un des ports, il est répété sur tous les autres ports. Il suffit donc de brancher un lien entre chacune de nos machines et le répéteur, et lorsqu'une machine envoie un paquet, toutes les autres le reçoivent. Un réseau, c'est donc des câbles, des fibres, mais aussi des appareils ! Les adresses de carte réseau Pour que l'on puisse, dans ces conditions, envoyer un paquet à une seule machine et non à toutes, il existe, inscrit à jamais dans la mémoire de chaque carte réseau, un code, dont l'unicité est assurée. Sur nos cartes Ethernet, il s'agit de l'adresse MAC. Et lorsqu'une machine envoie un paquet, elle code en tête de ce paquet l'adresse de la carte à qui elle veut parler. Comment la machine connaît-elle cette adresse ? Voir " La résolution d'adresses" Notez que toutes les cartes réseau recevront quand même le paquet, puisque le répéteur ne fait que répéter; mais seule la destinataire le prendra en compte, les autres l'ignoreront en voyant que l'adresse MAC de destination ne leur appartient pas. Passons aux choses sérieuses Nous avons maintenant en main les notions nécessaires pour comprendre ce qu'est un réseau. On imagine qu'en connectant d'autres répéteurs sur le premier, on aura plus de ports pour brancher des machines, et l'on pourra brancher encore d'autres répéteurs sur les nouveaux répéteurs. Tout se répète à l'infini, et l'on peut brancher autant de machine que l'on veut, comme par exemple les 500 machines du réseau VIA. Le réseauL'architecture Laissons d'abord de côté la connexion vers l'extérieur, et intéressons-nous au réseau local, qui s'étend sur la Rez. Une paire torsadée descend de chaque chambre vers le sous-sol du bâtiment. VIA a donc installé dans chaque sous-sol un répéteur, qui connecte les chambres. Ensuite, une fibre optique relie chaque bâtiment à un unique local, situé au PI. Ici réside un énorme répéteur, qui est le centre du réseau.
Les commutateurs Mettons tout de suite les choses au clair :
Pour diminuer le trafic sur le réseau, il faut y inclure d'autres
appareils. Il s'agit en fait d'un commutateur 12 ou 24 ports.
[SuperStack II Switch 1000 24 ports] Son fonctionnement est moins simple que celui du répéteur : quand le commutateur (ou switch) reçoit un paquet sur l'un de ses ports, il lit l'adresse de destination. Il connaît, par un processus magique, sur lequel de ses ports la machine détenant cette adresse est connectée. Par conséquent, il ne renverra ce paquet que vers le port concerné. Pour l'explication du processus magique, voir " La communtation Ethernet ". Ainsi, les autres machines ne verront pas passer ce paquet. Hubs contre switchs Il y a deux gros avantages à utiliser des commutateurs plutôt que des répéteurs.
Dans un environnement commuté, on bénéficie donc de la totalité de notre bande passante, et de plus de sécurité. Mais l'inconvénient du switch par rapport au hub, c'est bien sûr son prix ! Où suis-je ? Comment savoir si je suis connecté sur un hub, ou un switch ? Je peux tenter de vérifier que je dispose bien de toute ma bande passante, mes 10 Mega-bits par seconde (8 bits=1 octet), et que personne d'autre ne les partage avec moi. Mais 10Mbits/s, c'est un débit important, difficile à saturer lorsqu'on est que quelques-uns. La meilleure méthode est d'utiliser un programme d' " espionnage " du réseau, et de regarder si j'ai des paquets qui ne me sont pas destinés. Un commutateur central Il ne s'agit pas d'un switch 24 ports, encore moins d'un répéteur, mais d'un commutateur ATM, qui gère 5 Giga-bits par seconde. Pour se connecter a ce commutateur, les Switchs de chaque bâtiment disposent d'un 25ème port, placé à l'arrière, et qui contient un module ATM. La technologie ATM sera discutée plus tard. Nous allons d'abord parler de...
La technologie EthernetEthernet over ATM Le réseau utilise deux modes de transfert de paquet différents. A l'intérieur d'un bâtiment, c'est la technologie Ethernet sur paires torsadées (cuivre), avec des débits de 10 Mbits/s. C'est un commutateur 24 ports nommé SuperStack II Switch 1000, de chez 3Com, qui assure la connexion. Entre les bâtiments, c'est la technologie ATM, sur fibre optique (multimode), avec des débits de 155 Mbits/s, qui assure la commutation. Il a une capacité de ports variable, allant jusqu'à 32. Notre réseau est donc en Ethernet over ATM. Notez que la compréhension des principes d'Ethernet aidera à démarrer sur la technologie ATM. La commutation Ethernet Etudions de plus près le travail qu'effectue le Switch. Lorsqu'il reçoit un paquet, il doit le commuter vers le port derrière lequel se trouve la machine destinataire, qu'elle soit branchée directement sur le port ou indirectement. Pour cela, le paquet contient l'adresse MAC de la carte réseau destinataire, mais aussi celle de la carte source. Ainsi, lorsque le Switch va voir ce paquet arriver sur un de ses ports, il va mémoriser, en regardant l'adresse MAC source, que telle adresse sur trouve sur ce port. C'est l'apprentissage d'adresse, ou " Adress learning ". Ainsi, au fur et à mesure que les machines émettent des paquets, le Switch va apprendre où elles se situent. Mais au départ, le Switch ne connaît aucune adresse, alors comment fait-il ? Et bien par défaut, lorsqu'il ne sait pas où envoyer un paquet, il l'envoie sur tous ses ports, comme un simple hub. Comme ça, on est sûr que le paquet arrive à destination. L'adresse MAC de broadcast Parfois, une machine a besoin d'adresser un paquet à l'ensemble de toutes les machines du réseau local. Pour cela, il existe un adresse MAC spéciale. Une adresse MAC est codée sur 6 octets, souvent notée en hexadécimal, et en séparant les octets par " : ", par exemple 00:A0:24:C5:3B:3E. L'adresse MAC de broadcast est FF:FF:FF:FF. Lorsque notre Switch reçoit un paquet avec l'adresse de broadcast comme destination, il le propage sur tous ses ports. Toutes les stations connectées au réseau vont recevoir ce paquet et le prendre en compte. Vous trouverez un parfait exemple d'utilisation des broadcasts dans le paragraphe " La résolution d'adresses " Les noms de machine Dans notre exemple avec 500 machines de tout poil connectées au réseau, dont la majorité est composée des PCs clients. Pour pouvoir les distinguer les unes des autres, on leur donne un nom, par exemple " bipbip ". Comme le réseau peut être aussi connecté à Internet, il faut préciser que le nom complet est " bipbip.canssm.fr ", ou fr repésente le pays, canssm le domaine, via le sous-domaine. Mais nous ne parlons ici que du réseau local, donc on peut se limiter uniquement à bipbip, en sous entendant la suite. Les IPs Lorsqu'une machine veut parler à bipbip, elle demande d'abord à résoudre ce nom en IP. L'IP est une adresse de 4 octets, unique à chaque machine connectée à Internet, tout à fait comparable au numéro de téléphone. La résolution d'adresse est un des services de SIRIS. Le processus de résolution est complexe et dépasse largement notre propos. Disons simplement que la machine va demander au DNS (Domain Name Server) quelle est l'IP de bipbip, et le DNS lui répondra que c'est 132.14x.xxx.xx. La différence adresse IP/adresse MAC Tout d'abord, l'adresse MAC est spécifique à la technologie Ethernet. FDDI, Token-Ring, ATM... utilisent d'autres systèmes d'adressage. De plus, l'adressage IP est hiérarchisé. Les adresses MAC, elles, dépendent du constructeur de la carte, du type de carte, de l'usine de fabrication... Il faut donc comprendre qu'une adresse MAC correspond à la carte réseau, tandis que l'adresse IP appartient à la machine. Si la machine change de carte, elle garde son IP. La résolution d'adresses Mais l'on a vu qu'en tête de notre paquet Ethernet l'adresse MAC de destination qui doit figurer, et non l'adresse IP, parce que le matériel réseau (commutateurs, cartes...) n'ont aucune notion d'IP. Il va donc falloir résoudre l'adresse IP en adresse MAC : c'est l'ARP (Adresse Resolution Protocol). Supposons que coyote veuille parler à bipbip. Coyote demande au DNS l'IP de bipbip, et obtient 132.148.208.38 comme réponse (c'est la résoltion DNS). Ensuite, coyote envoie un broadcast. Ce paquet contient en tête l'adresse MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF évidemment, et dans la partie données du paquet, il est spécifié que c'est une demande de résolution ARP (ARP resquest) pour l'ip 132.148.208.38. Toutes les machines reçoivent ce paquet (puisque c'est un broadcast), mais seule la machine qui a reconnu son IP (bipbip) va répondre. Elle renvoie une réponse ARP (ARP reply) vers coyote dans laquelle figure son adresse MAC. Note : bipbip n'a pas eu besoin de faire un ARP request pour répondre à coyote, car l'adresse MAC source est contenue dans le paquet Ethernet, juste après l'adresse MAC destination. Bipbip a donc appris l'adresse MAC de coyote en lisant cette adresse MAC source.
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