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Chapitre 1 Réseaux locaux

Pour mieux comprendre comment Internet par exemple fonctionne, il est nécessaire de détailler dans un premier temps ce qu'est un réseau local. Un réseau local est limité à une partie de bâtiment, un étage.

1.1 Un réseau local (LAN) : pour quoi faire ?

Connecter des ordinateurs au sein d'un réseau local offre de nouvelles possibilités, appelés services, aux usagers. Les machines qui assurent les services sont appelées serveurs et les machines qui en profitent sont appelées clients.

Quels services peut-on confier à un serveur sur un réseau local ? Tous les services serait-on tenté de répondre. Quelques exemples vont permettre d'illustrer les possibilités offertes. Un serveur peut s'occuper de la gestion du télex et de la télécopie. Un serveur peut s'occuper de la gestion des périphériques coûteux (imprimante, scanner, ...). Un serveur peut s'occuper de la documentation interne en gérant une batterie de CD-ROM. Un serveur peut être dédié à l'archivage. Un serveur, particulièrement puissant, peut être utilisé pour certains calculs. Bien entendu, dans la plupart des entreprises ou organisations, le service d'accès aux fichiers et aux bases de données partagées constitue une des tâches privilégiées des serveurs. Il existe de plus des services spécifiques comme des logiciels de messagerie, par exemple.

1.2 Le matériel

Conceptuellement, un réseau est un ensemble d'ordinateurs et d'équipements informatiques, appelés noeuds et reliés entre-eux. Logiquement cette liaison suit une topologie, c'est-à-dire, une forme géométrique. Il existe différentes topologies possibles :

Le bus.
C'est la topologie la plus simple, mais elle a des inconvénients. Il est nécessaire d'avoir des répéteurs lorsque le nombre d'ordinateurs augmente. Un problème sur le câble entraîne une panne du réseau.
L'anneau.
C'est, en fait, un bus refermé sur lui-même.
L'étoile.
Tous les ordinateurs sont reliés à un dispositif matériel central appelé hub. Chaque noeud est indépendant des autres.
Dans un réseau, chaque noeud est identifié par une adresse.




Figure 1.1 : Topologie en bus, étoile et anneau


Physiquement, il existe beaucoup de moyens de relier des ordinateurs. Les fils coaxiaux, des paires de cuivre torsadées, blindées ou non, et même des ondes.

Ethernet est une norme (IEEE 802.3) qui définit les types de câble à employer, la façon de les relier et la méthode utilisée pour transmettre les données. D'autres normes existent (ATM, token ring, arcnet, par exemple), qui sont parfois complémentaires ou concurrentes. Nous ne parlerons, pour illustrer notre propos, que de la norme Ethernet car c'est la norme la plus répandue.

Les adresses
sont fournies par le constructeur de l'équipement réseau. C'est donc un numéro « en dur », qui ne peut être modifié, unique au niveau mondial et donné dès la fabrication.
Les types de câble.
Les trois types de câble sont : le coaxial épais, le coaxial fin et la paire torsadée. Le coaxial épais est utilisé pour relier des réseaux entre des bâtiments différents. Le coaxial fin est utilisé pour des petits réseaux (à partir d'une certaine taille, il faut utiliser des répéteurs). Le câblage en paire torsadée est actuellement le plus utilisé pour câbler les immeubles et bâtiments car moins cher et pouvant être utilisé pour le réseau téléphonique.

Les connexions.
La topologie est en étoile ou en bus. Il faut aussi connecter le câble aux ordinateurs. L'ordinateur doit être muni d'une carte réseau compatible avec la norme ethernet, l'ordinateur et le câble. Les raccords entre la carte et le coaxial fin se font à l'aide de prises BNC, entre la carte et la paire torsadée à l'aide de prises RJ-45.

Les transmissions.
La vitesse de transmission est de 10Mbps (1.2 million de caractères par seconde) ou 100 Mbps ; la méthode utilisée pour contrôler le flot d'informations est la méthode CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection).
La vitesse de transmission est une vitesse théorique maximale et n'est pas souvent atteinte pour une raison qui s'explique en étudiant la méthode CSMA/CD. En effet, les ordinateurs pourront, après avoir testé s'ils sont bien connectés et que le support de transmission est actif (CS carrier sense), commencer à dialoguer et ceci à n'importe quel instant. Il n'y a pas de contrôle a priori et toutes les machines peuvent émettre en même temps. C'est la signification du MA pour multiple access. Le contrôle est effectué a posteriori. Si les éléments du réseau (cartes, hubs, ...) ont constaté une collision (CD), c'est-à-dire deux machines qui utilisent le support exactement en même temps, le signal est perturbé et l'information perdue. Une nouvelle émission est nécessaire. Lorsque le nombre d'ordinateurs reliés est faible, il y a peu de collisions et la vitesse de transfert des informations est proche de sa limite maximale. Par contre, lorsque le nombre d'ordinateurs est grand, le réseau est très vite encombré et les performances chutent. Le réseau doit rester local pour rester utilisable.

Les autres protocoles, concurrents d'Ethernet fonctionnent différement mais des limitations de taille comparables sont toujours présentes. Pour constituer de grands réseaux, il faut absolument agglomérer des réseaux plus petits.

1.3 Se connecter au réseau local

Pour se connecter, un ordinateur doit être équipé d'une carte réseau compatible avec la norme du réseau local. Insérée dans l'unité centrale de la machine ou directement intégrée à la carte mère, la carte ajoute un connecteur à l'ordinateur. Ensuite, le plus souvent un câble le relie à un hub. Le hub est un petit élément souvent placé dans une armoire avec de 3 à quelques dizaines de connecteurs. Il concentre les lignes. Les hubs sont parfois interconnectés ou reliés à des éléments actifs plus spécialisés : passerelles assurant le passage d'un réseau à un autre, switch permettant de diviser logiquement le réseau et améliorer ainsi les performances,...

1.4 À partir de chez soi
Lorsqu'on possède un ordinateur à la maison, et que l'on désire se connecter à un réseau (Internet ou un réseau d'entreprise) on ne peut plus utiliser un câble pour trouver le prochain hub. La solution consiste à utiliser les réseaux qui arrivent jusqu'à chez vous. Toutes les solutions ont été envisagées : Dans le cas du réseau téléphonique, on peut noter l'évolution des technologies. Le minitel fonctionne avec un modem qui émet à la vitesse maximale de 75 bits par seconde (bps) et reçoit à 1200 bps. Les ingénieurs en télécommunications ont posé une borne supérieure pour la vitesse à laquelle il était possible d'utiliser les lignes : 28000 bps (28 kilo bps ou kbps). Grâce à des évolutions technologiques et des techniques de compression, les modems ont pu transmettre les données à 32 kbs, puis 56 kbps. Aujourd'hui avec les techniques DSL et ses dérivés (ADSL, XDSL...) on arrive à des hauts débits comme 1000 kbps (1 Mbps). Les lignes téléphoniques ont encore de beaux jours devant elles...

1.5 Le logiciel

Il existe toute une gamme de logiciels nécessaires au bon fonctionnement d'un réseau. Il est hors de propos dans cet exposé de présenter toute la complexité (due à la diversité des protocoles et aux différents niveaux) de tous ces logiciels. On parle de Middleware pour désigner l'ensemble des logiciels qui font croire à l'utilisateur (le client) que tous les serveurs locaux (et du monde) forment un système unique. Nous ne nous intéressons ici qu'au Middleware NOS (Netware Operating System), i.e. aux systèmes d'exploitation réseau. C'est, en effet, la partie visible (en partie) pour l'utilisateur situé sur un poste client.

La connexion à un réseau local s'assimile à l'adjonction d'un nouveau périphérique. Ce périphérique est plus complexe que les périphériques locaux habituels et le système d'exploitation n'a pas toujours été conçu pour le prendre en compte. Il faut alors ajouter une couche au système d'exploitation pour prendre en compte le réseau ou utiliser un système d'exploitation de réseau. On peut, à l'aide de ce système, accéder à toutes les ressources disponibles sur le réseau (fichiers, programmes, périphériques, ...). Par exemple, lancer une impression sur une imprimante distante se fait en choisissant l'imprimante puis en lançant une impression. L'utilisateur ne se préoccupe pas de la façon dont les données sont envoyées, ni comment elles transitent sur le réseau, ni comment l'imprimante les récupère, ni où se trouve l'imprimante (sauf pour aller récupérer le résultat de l'impression!).

L'une des fonctions du NOS est de rendre la localisation physique des ressources transparente aux applications. Dans les systèmes d'exploitation de réseau sont fournies des applications utilitaires : gestion des files d'attente d'impression, optimisation des accès pour les serveurs de fichiers, passerelles vers l'extérieur, progiciels de messagerie, systèmes de sauvegarde de fichiers à distance, procédures de sécurité, services de communication entre machines hétérogènes. La qualité de ces utilitaires conditionne souvent le choix du système d'exploitation. Les principaux systèmes d'exploitation intègrent des fonctions pour la prise en charge du réseau. Par contre, certains sont orientés pour équiper les serveurs :

UNIX/Linux
issu du milieu informatique universitaire, UNIX est le creuset de l'industrie informatique. UNIX est disponible sur postes clients et sur serveurs. Il existe de nombreuses versions d'UNIX, ce qui nuit à son développement. UNIX est certainement le meilleur système généraliste. Mais, il est dépassé par des systèmes spécialisés dans certains domaines d'application. Les grands noms autour d'Unix sont SUN, HP, IBM, Digital. Linux est à l'origine la version d'Unix pour machines Intel. Il est maintenant disponible pour la plupart des plate-formes.
NT (Microsoft)
plate-forme serveur développée par Microsoft et compatible avec Windows (et pour cause). Ce système est facile d'utilisation pour les programmeurs d'outils Microsoft. Ce système n'est pas le plus performant.
NETWARE (Novell)
la plus importante base de serveurs dans les réseaux locaux a longtemps appartenu à Netware. Ce système permet d'avoir des serveurs de fichiers rapides et de bons serveurs de bases de données.
OS/2 (IBM)
excellente plate forme serveur, une version existe pour les postes clients. OS/2 est une des plate-formes client-serveur les mieux gérées de l'industrie.
Les logiciels utilisés doivent être adaptés au réseau (logiciels spécialisés ou ajout de logiciels prenant en charge l'interface avec le réseau).

1.6 Système Client/Serveur ou réseau poste à poste
Il existe toute une hiérarchie de capacités pour les réseaux qui dépendent de nombreux paramètres et, en particulier, du système d'exploitation réseau sur chacun des postes. Nous prendrons les deux cas suivants : le cas du réseau poste à poste et le cas du réseau avec toutes les fonctionnalités d'un système d'exploitation réseau.

Réseau poste à poste
C'est le cas d'un réseau de PC sous Mac ou WINDOWS 9x qui communiquent sans qu'il existe de système d'exploitation réseau. Dans cet environnement, des applications spécialisées permettent de partager des ressources qui se trouvent sur les différentes machines du réseau.

Les machines d'un réseau poste à poste sont typiquement des machines individuelles. C'est par exemple un réseau dans un secrétariat constitué de la machine du directeur, celle de sa secrétaire et celles de ses adjointes.

Prenons le cas où la ressource est un fichier. Des conditions doivent être réunies pour effectuer ce partage.
Le réseau poste à poste est limité car les gestions des utilisateurs, des fichiers et de la sécurité ne peuvent être uniformisées ni pilotées, ni administrées par un responsable. Ces fonctionnalités sont gérées indépendamment sur chaque poste et chaque logiciel du réseau.

Dans cette architecture, la sécurité et le contrôle sont quasi inexistants. Aujourd'hui, La version poste à poste (peer to peer) est remise au goût du jour sur Internet. C'est selon ce principe que fonctionnent les désormais célèbres Gnutella et napster dédiés à la diffusion de données musicales.

Système d'exploitation réseau.
Ce sont souvent des machines dont l'usage est partagé par plusieurs utilisateurs. Les machines sont banalisées.

Le système prend en charge le réseau et les applications utilisent le système pour communiquer. Cette organisation a beaucoup d'avantages pour l'utilisateur et les responsables du réseau.


Reprenons le cas où la ressource partagée est un fichier. Un utilisateur peut, sans donner d'instruction spéciale de partage, accéder à ce fichier quelle que soit la machine qu'il utilise. Cela est possible car l'utilisateur (et pas la machine) possède le fichier. Il peut, s'il le désire, l'offrir en partage à plusieurs utilisateurs. On peut retrouver une situation comme celle-ci : A peut modifier certains fichiers, que B ne peut que lire, et auxquels C ne peut pas accéder. Le système d'exploitation offre souvent la possibilité de définir des groupes d'utilisateurs ayant les mêmes droits sur les mêmes ressources.
Dans les deux cas, vous aurez, en général, à votre disposition des logiciels spécifiques tels que la messagerie et des accès vers l'extérieur (Internet par exemple).


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