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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.
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.
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), ...).
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.
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.
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.