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Eléments de réseau
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Eléments de réseau

Architecture des réseaux locaux

 

Les répéteurs

Un segment Ethernet (Fin ou Gros) est physiquement limité, on peut néanmoins le prolonger voire le connecter à d'autres segments grâce à des petites boiboites appelés répéteurs. On peut ainsi avoir des réseaux coaxials qui s'étendent sur bien plus de 500m. En plus de leur fonction de connexion, ils permettent en plus d'empêcher qu'une interférence apparue sur un segment se propage ailleurs.

Un répéteur n'est ni plus ni moins qu'un amplificateur de signaux qui a au moins deux connexions réseau. Son travail se situe au niveau de la couche 1 physique du modèle OSI, il se contente de rééemttre ce qu'il reçoit après amplification sans aucun traitement sur les données. Les répéteurs peuvent se présenter avec deux prises AUI, dans ce cas ils peuvent servir à connecter deux réseaux avec du câblage différent (Ethernet Fin et Ethernet Gros).

Le rôle du répéteur n'est pas limité au câble Ethernet coaxial, il est très utilisé dans la fibre optique, dans le cas de répéteur multiport on parlera plutôt de hub.

Les répéteurs relient chaque segment du réseau, ils laissent passer toutes les trames Ethernet, ils se contentent d'amplifier le signal.

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Les concentrateurs et les hubs

Le hub est l'élément de base de toute topologie arborescente qu'on rencontre avec le câblage 10BaseT. Tous les postes de travail à prise RJ45 ont leur câble 10BaseTréseau qui aboutit à un Hub, qui est est un concentrateur de lignes 10BaseT. Le Hub agit comme un répéteur, il a une fonction d'amplification du signal et travaille sur la couche 1 physique du modèle OSI, c'est à dire sans aucun traitement logiciel sur les données transmises. Outre cette fonction première, certains hubs "intelligents" sont capables de remonter des informations sur le trafic, la charge réseau, les erreurs survenues à l'administrateur réseau pour que celui-ci est un état de son réseau. Ce qui contribue à prevenir les engorgements et donc à accroitre la fiabilité du réseau.

Les hubs sont généralement physiquement concentrés dans un rack 19'', lui même situé dans une pièce sécurisée. Les câbles issues des hub courent dans tous les bâtiments du réseau local, jusqu'aux prises RJ45 se trouvant dans les bureaux.

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Les ponts

Un pont a la même tête qu'un répéteur, on le branche exactement pareil, et peut remplir les mêmes fonctions. Il est pourtant bien différent à la différence hu répéteur, il travaille au niveau de la couche 2 liaison du modèle 0SI, c'est à dire qu'il est capable d'extraire l'adresse réseau (adresse Ethernet) de l'expéditeur et du destinataire de la trame qu'il transmet. Il dispose d'une intelligence qu'il lui permet par recoupement et avec le temps, de déterminer sur quel segment se trouve une station et donc d'empêcher qu'un message le traverse s'il sait que la station destinatrice du dit message ne se trouve pas du bon côté. Le pont a donc une fonction de filtre ce qui permet d'optimiser le débit sur le réseau et donc de le rendre plus rapide et plus fiable. L'amélioration des performances est encore plus grande si on sépare les groupes d'ordinateurs qui "discutent" fréquemment entre eux (des groupes de travail) par des ponts, ces derniers empêchent que leurs messages ne viennent perturber inutilement le reste du réseau. Les ponts peuvent relier des réseaux à câblages différents, fibre optique d'un côté, Ethernet de l'autre.

Le pont permet de séparer le segment 1 du segment 2, quand les stations du segment 1 travaillent ensemble, elles ne viennent pas polluer le segment 2. Les stations des deux segments peuvent cependant communiquer entre elles. On peut configurer le pont de telle sorte de limiter cette communication, en empêchant certaine station de traverser le pont.

A la réception d'un paquet, le pont attent que celui-ci soit complet pour pouvoir le réexpédier, pour pouvoir faire des contrôles d'intégrité dessus (tous les bits présents, somme de tous les bits (Checksum), ...).

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Les commutateurs

Un commutateur ou switch ethernet en anglais peut être considéré comme un pont multi-port (avec plusieurs entrées sorties). En quoi réside la différence entre un commutateur et un pont multiport? La différence est subtile, le groupement de normalisation IEEE a défini dans une note les caractéristiques d'un pont multi-port, le commutateur ne répondant pas à toutes ses caractéristiques, il ne pouvait s'appeler pont multi-port. C'est le constructeur Kalpana qui a inventé le de commutateur. Les commutateurs travaillent comme les ponts au niveau de la couche liaison du modèle OSI, ils sont donc capable de déchiffrer l'adresse de l'expéditeur et du destinataire de la trame. Dès la réception d'une trame, le commutateur n'attend pas le reste du paquet, dès qu'il a déchiffré l'adresse du destinataire, il expédie aussitôt ce qu'il a déjà reçu. Ce qui a l'avantage de la performance, le bemol est qu'il peuvent expédier des paquets corrompus, ce qu'un pont classique n'aurait pas permis. En fait la norme IEEE empêchent la retransmission de paquets défectueux, ce que fait le commutateur, d'où la différence avec un pont multi-port. Dans les faits les erreurs de transmissions sont tellement rares, que l'avantage de performance prévaut très largement sur l'inconvénient de retransmission des paquets défectueux.

Pour rentrer dans les détails dans commutateur, il y a le mot commutation, ce terme vient du monde de la téléphonie avec les commutateurs téléphoniques. À l'image de ces derniers, lorsqu'une connexion est établie entre deux machines, un chemin physique est ouvert entre les deux ports respectifs du commutateur. Il se ferme à la fin de la transmission. Ce procédé permet de conserver la totalité de la bande passante pendant le transfert d'informations, évitant les coupures d'images ou les désynchronisations du son et de l'image. La différence est nette avec un réseau 10BaseT classique par exemple avec des hubs, où les postes de travail se partagent la bande passante de 10Mbits/s, les messages sont transmis par saccade.

Si l'on regarde de plus près, Le commutateur transforme la structure de bus Ethernet en une structure de bus étoilée. L'interconnexion au commutateur des segments de réseau fait penser à une architecture d'étoile. Du fait de son principe de transmission, les paquets sont transmis entre les ports avec une vitesse optimale très proche de celle du réseau. Les commutateurs peuvent effectuer plusieurs transmissions simultanées entre différents segments, ce qui accroit la bande passante du réseau tout entier. Comme les ponts on augmente les performances du réseau avec commutateurs, en séparant les groupes de travail.

Le commutateur Ethernet fait ici office de pont multiport, il permet d'isoler les segments du réseau et de filtrer les trames Ethernet. Il est en outre plus rapide qu'un pont classique. Comme ce dernier, il est capable de remonter des informations à un administrateur réseau.

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Les routeurs

Contrairement aux ponts ou aux commutateurs, les routeurs travaillent sur la couche 3 réseau du modèle OSI, ils sont donc capable de déchiffrer complètement les deux couches les plus basses, et donc de connecter deux réseaux de type très différent comme Ethernet ou Token Ring. Pour cela il est très souvent utilisé pour connecter un LAN à un WAN (réseau étendu comme X25 ou RNIS). En fait un routeur n'est vraiment nécessaire que lors de communications entre stations de réseaux différents. Le routeur doit donc être capable de traduire des trames d'un certain type de réseau pour un autre type de réseau, il doit donc transformer complètement les paquets qui transistent sans bien sûr toucher fondamentablement au contenu des données. Outre cette fonction de traduction, le fait de travailler au niveau de la couche réseau, lui permet de connaitre l'adresse IP de l'expéditeur et du destinataire. Comme le pont il est capable au moyen d'une table interne qui s'enrichit continuellement de déterminer sur quel brin de réseau se trouve un poste particulier (sauf qu'à la différence du pont, le routeur travaille sur les adresses IP) cette table est appelé table de routage. Les routeurs ne sont pas utilisés uniquement pour connecter un LAN et un WAN, de par la richesse des possibilités de configuration, on peut s'en servir au sein d'un réseau local pour des raisons de sécurité pour limiter la communication vers certains segments ou noeuds du réseau. Physiquement les routeurs sont des ordinateurs à part entière, avec CPU, mémoire, système d'exploitation, interface, etc. Les routeurs sont également disponibles comme cartes enfichables ou comme boîtiers rackables. Il existe aussi des routeurs complètements logicielles, une station avec plusieurs cartes réseaux peut jouer le rôle de routeur.

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Les passerelles

Les passerelles recouvrent les sept couches du modèle OSI. Elles sont nécessaires pour passer d'un type de réseau à un autre, les deux étant complètement différents sur les 7 couches OSI. Par exemple, on utilise des passerelles si des données doivent être échangées entre un réseau de PC basé sur TCP/IP et des ordinateurs Macintosh basé sur Appletalk. La passerelle est généralement un ordinateur complet avec plusieurs cartes réseau.

La passerelle permet la communication entre le segment 1 utilisant le réseau PC de Novell et le segment 2 basé sur des Apple. Sans la passerelle, la communication serait impossible entre les deux segments.

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