Architecture des réseaux PDF
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I n f o r m a t i q u e Synthèse de cours& exercices corrigés Architecture des réseaux L’exposé des principales caractéristiques des réseaux : protocoles, architectures de communication, réseaux locaux, TCP/IP Une centaine d’exercices avec leurs corrigés détaillés Sur www.pearson.fr : des exercices complémentaires et un chapitre sur la sécurité des réseaux collection Synthex Danièle DROMARD Dominique SERET Informatique Synthèse exercices & de cours corrigés Architecture des réseaux Danièle Dromard Université Pierre et Marie Curie (Paris 6) et Dominique Seret Université René Descartes (Paris 5) collection Synthex ISBN : 978-2-7440-7385-4 ISSN : 1768-7616 © 2009 Pearson Education France Tous droits réservés Composition sous FrameMaker : IDT Toute reproduction, même partielle, par quelque procédé que ce soit, est interdite sans autorisation préalable. Une copie par xérographie, photographie, fi lm, support magnétique ou autre, constitue une contrefaçon passible des peines prévues par la loi, du 11 mars 1957 et du 3 juillet 1995, sous la protection des droits d’auteur. Sommaire Les auteurs ..................................................................................... V Introduction ..................................................................................... VI Chapitre 1 • Les transmissions et les supports .................................. 1 Chapitre 2 • Les protocoles de liaison de données ............................ 25 Chapitre 3 • Les concepts généraux des réseaux ............................. 57 Chapitre 4 • Les architectures de communication ............................. 89 Chapitre 5 • Les réseaux locaux d’entreprise ................................... 105 Chapitre 6 • Le protocole IP (Internet Protocol) ................................. 147 Chapitre 7 • Les protocoles de transport .......................................... 175 Chapitre 8 • Le routage .................................................................... 199 Chapitre 9 • Les applications ........................................................... 217 Index ..................................................................................... 245 Sommaire III Les auteurs Danièle DROMARD, maître de conférences à l’université Pierre et Marie-Curie (Paris 6). Son domaine d’enseignement et de recherche concerne les architectures informatiques et les réseaux. Elle est responsable de l’unité d’enseignement « introduction aux réseaux » en troisième année de licence d’informatique. En outre, elle enseigne les principes de base de l’architecture des ordinateurs dans l’unité d’enseignement « machines et représentation ». Elle a publié plusieurs ouvrages sur les réseaux informatiques, dont Réseaux et télématique, Eyrolles, Réseaux informatiques, cours et exercices, Eyrolles, L’Architecture SNA, Eyrolles. Dominique SERET, professeur à l’université René-Descartes (Paris 5), est directrice de l’Unité de Formation et de Recherche en mathématiques et informatique. Elle enseigne la logique, l’algorithmique et l’introduction aux réseaux en licence d’informatique, ainsi que la sécurité des réseaux en master MIAGE. Son domaine de recherche concerne plus particu- lièrement les réseaux et l’évaluation des performances. Elle a publié plusieurs ouvrages en informatique, dont Réseaux et télématique, Eyrolles, Réseaux informatiques, cours et exerci- ces, Eyrolles, RNIS, description technique, Masson, Introduction aux réseaux, Hermès. Ensemble, elles ont écrit plusieurs articles pour l’Encyclopaedia Universalis. Les auteurs V Introduction Les réseaux informatiques sont devenus incontournables aujourd’hui. Ils sont employés dans toutes les entreprises et même chez les particuliers. Ils permettent de mettre en œuvre des applications très diverses, des plus simples aux plus sophistiquées. La plus connue est la navigation sur le Web, c’est-à-dire le partage d’informations grâce à Internet. Qu’il s’agisse de réseaux locaux, de réseaux sans fil, de réseaux d’opérateurs ou de petits réseaux privés, ils obéissent tous à des principes de structuration qu’il est indispensable de comprendre. Ils utilisent une architecture en couches, dans laquelle la communication entre ordinateurs obéit à des règles précises définies par des protocoles de communication. Les protocoles les plus connus sont TCP et IP, ils ont donné leur nom à l’architecture TCP/IP. Le Synthex Architecture des réseaux offre un cadre pratique qui permet d’acquérir la maîtrise des réseaux informatiques, en associant étroitement l’étude des mécanismes de communi- cation à celle des protocoles. Après avoir présenté les supports de transmission et le codage des signaux en ligne, il étudie chacune des couches de protocoles en proposant des exercices adaptés à chaque notion. L’ouvrage expose les fondamentaux des architectures de réseaux et présente les notions d’adressage, de routage et d’interconnexion de réseaux. Cette présenta- tion est accompagnée de nombreux exemples et exercices qui montrent la puissance du principe de structuration en couches et de l’encapsulation. Cet ouvrage est issu d’un enseignement dispensé de nombreuses fois à des étudiants en for- mation initiale mais aussi des apprenants en formation continue. Il a l’ambition de répon- dre à l’attente de tous ceux qui veulent comprendre le fonctionnement des réseaux et de leurs protocoles. Le plan Les architectures de réseaux informatiques et leurs protocoles sont exposés au cours de neuf chapitres de la façon suivante : Chapitre 1 : Transmissions et supports. Ce chapitre présente les éléments de base de la transmission et montre comment les signaux électriques, lumineux ou électromagnétiques, se propagent dans des supports comme les câbles ou les fibres optiques et permettent ainsi la communication entre équipements informatiques à distance les uns des autres. Introduction VI Chapitre 2 : Les protocoles de liaison de données. Centré sur les mécanismes de base de la communication entre deux équipements informatiques, le contrôle de la validité des mes- sages transmis et du rythme de la transmission, l’utilisation de la temporisation, ce chapitre montre le rôle du protocole de liaison de données. Chapitre 3 : Les concepts généraux des réseaux. Il généralise la communication à plu- sieurs équipements pour constituer un réseau. Il expose les besoins d’adressage, de rou- tage et de partage des ressources entre les différentes communications. Il détaille les différentes solutions de commutation mises en place pour plusieurs exemples de réseaux : réseaux téléphoniques, réseaux de données, Internet. Chapitre 4 : Les architectures de communication. Il montre l’intérêt de la normalisation pour la définition d’une architecture en couches et aborde les variantes conçues pour les réseaux locaux et Internet. Chapitre 5 : Les réseaux locaux d’entreprise. Présents partout, ils constituent l’environ- nement initial de toutes les entreprises et de tous les particuliers pour accéder à Internet. Ethernet est le produit le plus répandu. Ce chapitre détaille son fonctionnement ainsi que ses évolutions vers des débits plus élevés et vers l’utilisation des commutateurs. Il explique également les spécificités des réseaux sans fils. Chapitre 6 : Le protocole IP. C’est le protocole phare de l’architecture TCP/IP. Ce chapitre explique son fonctionnement mais aussi ses limitations. Il montre comment un data- gramme est traité dans l’interconnexion de réseaux que constitue Internet. Chapitre 7 : Les protocoles de transport. Pour l’utilisateur, la qualité du service rendu par Internet peut être insuffisante. Ce chapitre montre comment un protocole de transport comme TCP pallie les défaillances du réseau. Il illustre la récupération des messages perdus, la détection des messages dupliqués et le contrôle de flux ou de débit. Chapitre 8 : Le routage. Ce chapitre montre les problèmes spécifiques de recherche d’un chemin à travers un réseau et explique comment les routeurs communiquent entre eux pour partager les informations sur l’état des liaisons du réseau. Il illustre par des exemples les deux principaux algorithmes de recherche du plus court chemin. Chapitre 9 : Les applications. Ce chapitre décrit les principales applications qui ont justi- fié la construction des architectures de communication : le courrier électronique, le transfert de fichiers, la navigation sur le Web. Le lecteur pourra également trouver sur le site www.pearsoneducation.fr deux chapitres supplémentaires : Sécurité et mobilité. Ce chapitre aborde les différents services de sécurité et les mécanis- mes mis en place pour assurer cette sécurité : le chiffrement, les signatures numériques, les certificats, les pare-feu… Études de cas. Ce chapitre aborde des aspects transversaux, avec une approche en couches conforme à l’architecture des réseaux. Les exercices, qui occupent la moitié du livre, sont intégralement corrigés et permettent au lecteur d’appréhender, de façon progressive, toutes les notions de base des architectures de réseaux. Tous les énoncés sont le fruit d’une expérience pédagogique diversifiée. Ils ont été testés et ont prouvé leur efficacité. Introduction VII 1 Chapitre Les transmissions et les supports Un réseau suppose plusieurs équipements informatiques 1. Supports de transmission ............2 2. Caractéristiques globales (ordinateurs…) situés à distance les uns des autres. des supports de transmission ......4 3. Fabrication des signaux : La première chose à mettre en œuvre pour constituer techniques de transmission .........7 4. Caractéristiques le réseau est la transmission des informations d’un d’une transmission .................111 5. ADSL (Asymmetric Digital équipement à l’autre : on utilise, pour cela, des supports Subscriber Line) .......................13 de transmission dont nous présentons les caractéristiques Problèmes et exercices 1. La notion de décibel..................15 principales dans les deux premières sections de ce 2. Évaluation d’un rapport signal/bruit (S/B) ....................15 chapitre. De plus, à chaque nature de support correspond 3. Débit binaire et rapidité de modulation .........................16 une forme particulière du signal qui s’y propage. 4. Signaux transmis en bande de base et par modulation ........16 Il faut donc fabriquer les signaux, grâce à l’équipement 5. Code Manchester et autres codes 17 communément appelé « modem ». Les techniques de 6. Formule de Shannon ................18 7. Connexion à Internet ................19 transmission et l’interface entre l’ordinateur et son modem 8. Caractéristiques des modems V23 et V29 .............................19 sont normalisées pour assurer l’interopérabilité des 9. Modem normalisé V32 ............20 10. Système de radiomessagerie ....21 équipements. À titre d’exemple, nous décrivons 11. Codage des informations .........22 brièvement le raccordement ADSL dans la dernière 12. Interface ETTD – ETCD .............23 13. Principes de fonctionnement section. de l’ADSL ................................24 1
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