Architectures Réseau de Base | Sciences de l'Ingénieur
Informations du Cours
Niveau 1ère - Transfert de l'information et logique
Introduction aux Architectures Réseau
Concepts Fondamentaux
Une architecture réseau est un ensemble de couches et de protocoles qui définissent comment les données sont transmises entre les équipements d'un réseau. Elle permet de structurer la communication de manière organisée et standardisée.
- 1 Standardisation des communications
- 2 Interopérabilité entre différents équipements
- 3 Modularité et maintenabilité
- 4 Sécurité et gestion du trafic
Modèle OSI
Open Systems Interconnection
Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) est un modèle de référence qui décrit comment les données sont transmises dans un réseau. Il est divisé en 7 couches, chacune ayant un rôle spécifique dans le processus de communication.
Chaque couche interagit uniquement avec la couche immédiatement supérieure et inférieure, ce qui assure la modularité du système.
Couches du Modèle OSI
Description des 7 Couches
Interface entre l'utilisateur et le réseau. Contient les applications réseau comme le navigateur web, le client email, etc.
Protocoles : HTTP, FTP, SMTP, DNS
Responsable de la traduction des formats de données. Effectue le cryptage, le décryptage et la compression.
Protocoles : JPEG, MPEG, SSL/TLS
Gère les sessions de communication entre applications. Établit, gère et termine les connexions.
Protocoles : NetBIOS, RPC
Couches Inférieures du Modèle OSI
Couches 4, 3, 2 et 1
Assure le transfert fiable des données entre hôtes. Gère le contrôle de flux et la détection d'erreurs.
Protocoles : TCP, UDP
Gère le routage des paquets entre différents réseaux. Affecte les adresses IP.
Protocoles : IP, ICMP, ARP
Transmet les données entre dispositifs sur le même réseau. Gère l'accès au support et la détection d'erreurs.
Protocoles : Ethernet, Wi-Fi (IEEE 802.11), PPP
Transmission des bits bruts sur le support physique. Définit les caractéristiques électriques et mécaniques.
Supports : câbles coaxiaux, fibres optiques, ondes radio
Modèle TCP/IP
Transmission Control Protocol/Internet Protocol
- 1 TCP/IP a 4 couches contre 7 pour OSI
- 2 TCP/IP est basé sur des protocoles réels
- 3 OSI est plus théorique et détaillé
- 4 TCP/IP est utilisé dans Internet
Topologies Réseau
Disposition Physique des Réseaux
Avantages : Coût faible, facile à installer
Inconvénients : Si le câble principal tombe, tout le réseau est affecté
Avantages : Facile à diagnostiquer, isolation des pannes
Inconvénients : Dépendant du concentrateur central
Topologies Réseau Suite
Autres Topologies
Avantages : Distribution équitable de la bande passante
Inconvénients : Si un nœud tombe, tout le réseau est affecté
Avantages : Redondance, tolérance aux pannes
Inconvénients : Coût élevé, complexité de configuration
Protocoles Réseau
Règles de Communication
Responsable de l'adressage et du routage des paquets dans un réseau. IP est un protocole sans connexion et non fiable.
Versions : IPv4 (32 bits) et IPv6 (128 bits)
Utilisé pour envoyer des messages d'erreur et d'information concernant les conditions de transmission IP.
Utilisé par la commande ping pour tester la connectivité
Protocole orienté connexion, fiable. Garantit la livraison des données dans l'ordre correct.
Utilisé pour le web, le mail, les fichiers
Protocole sans connexion, non fiable mais rapide. Utilisé pour les applications en temps réel.
Utilisé pour le streaming, les jeux, VoIP
Protocoles d'Application
Protocoles de la Couche Application
Protocole utilisé pour transférer les pages web entre le serveur et le client.
Version sécurisée : HTTPS (HTTP Secure) avec chiffrement SSL/TLS
Utilisé pour transférer des fichiers entre un client et un serveur.
Peut fonctionner en mode actif ou passif
Utilisé pour envoyer des emails du client vers le serveur de messagerie.
Port standard : 25 ou 587
POP3 : Télécharge les emails localement et les supprime du serveur
IMAP : Synchronise les emails entre le client et le serveur
Adressage IP
Identification des Équipements
Adresse IPv4 : 4 octets (32 bits) au format décimal pointé (ex : 192.168.1.1)
Classes : A (0.0.0.0 - 127.255.255.255), B (128.0.0.0 - 191.255.255.255), C (192.0.0.0 - 223.255.255.255)
Le masque de sous-réseau permet de diviser un réseau en plusieurs sous-réseaux plus petits.
Exemple : 192.168.1.0/24 signifie que les 24 premiers bits sont réservés pour le réseau
Adresse IPv6 : 128 bits au format hexadécimal (ex : 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)
Avantages : Plus d'adresses disponibles, meilleure sécurité, auto-configuration
Équipements Réseau
Matériel de Connexion
Le concentrateur est un équipement de couche physique qui répète les signaux sur tous ses ports.
Il ne filtre pas les données, tous les nœuds reçoivent tous les paquets
Le commutateur est un équipement de couche liaison de données qui crée des tables MAC.
Il dirige les paquets uniquement vers le destinataire prévu, améliorant la sécurité et les performances
Routeur
Équipement de Couche Réseau
Le routeur est un équipement de couche réseau qui interconnecte plusieurs réseaux IP.
Il examine l'adresse IP de destination et détermine le meilleur chemin pour acheminer les paquets.
La table de routage contient des entrées avec :
- Adresse réseau de destination
- Adresse de la passerelle (next hop)
- Interface de sortie
- Métrique (coût du chemin)
Exercice 1 : Modèle OSI
Problème à Résoudre
Associez les protocoles suivants à la bonne couche du modèle OSI :
1. HTTP
2. IP
3. TCP
4. Ethernet
5. ARP
6. SMTP
7. UDP
8. DNS
Justifiez votre réponse pour chaque protocole.
Solution Exercice 1
Correction Détaillée
HTTP → Couche 7 (Application) : Protocole web pour naviguer sur internet
IP → Couche 3 (Réseau) : Responsable de l'adressage et du routage
TCP → Couche 4 (Transport) : Protocole fiable orienté connexion
Ethernet → Couche 2 (Liaison de données) : Protocole pour les réseaux locaux
ARP → Couche 2 (Liaison de données) : Résolution d'adresse IP vers MAC
SMTP → Couche 7 (Application) : Protocole d'envoi d'email
UDP → Couche 4 (Transport) : Protocole non fiable mais rapide
DNS → Couche 7 (Application) : Résolution de noms de domaine
Chaque protocole a un rôle spécifique dans le modèle OSI. Par exemple, HTTP permet aux applications de communiquer via le web, tandis que TCP assure la livraison fiable des données. IP gère le routage entre réseaux, et Ethernet définit comment les données sont transmises sur le câble.
Exercice 2 : Topologie Réseau
Problème à Résoudre
Une entreprise dispose de 100 employés répartis dans 5 bureaux différents. Chaque bureau contient 20 ordinateurs. L'entreprise souhaite installer un réseau local interconnecté.
1. Quelle topologie réseau serait la plus adaptée ? Justifiez votre choix.
2. Quels équipements faut-il utiliser ? Expliquez leur rôle.
3. Comment organiser les sous-réseaux ? Donnez un exemple d'adressage IP.
Solution Exercice 2
Correction Détaillée
Topologie en étoile hiérarchique est la plus adaptée pour cette entreprise.
Justification : Chaque bureau a un commutateur central, et les commutateurs des bureaux sont reliés à un routeur principal. Cela permet une gestion centralisée, une isolation des pannes par bureau, et une scalabilité.
Commutateurs (switches) : Un par bureau pour connecter les 20 ordinateurs. Ils permettent la communication locale et isolent les collisions.
Routeur : Pour interconnecter les réseaux des différents bureaux et fournir l'accès à Internet.
Serveur DHCP : Pour attribuer automatiquement les adresses IP aux ordinateurs.
Pour 5 bureaux de 20 ordinateurs, on peut utiliser :
- Bureau 1 : 192.168.1.0/24 (192.168.1.1 à 192.168.1.254)
- Bureau 2 : 192.168.2.0/24 (192.168.2.1 à 192.168.2.254)
- Bureau 3 : 192.168.3.0/24 (192.168.3.1 à 192.168.3.254)
- Bureau 4 : 192.168.4.0/24 (192.168.4.1 à 192.168.4.254)
- Bureau 5 : 192.168.5.0/24 (192.168.5.1 à 192.168.5.254)
Le routeur principal aurait une interface dans chaque sous-réseau pour assurer la communication inter-bureau.
Sécurité Réseau
Protection des Données
- 1 Attaques DDoS (Distributed Denial of Service)
- 2 Intrusion et piratage
- 3 Logiciels malveillants (malware)
- 4 Écoute de trafic (sniffing)
- 1 Pare-feu (firewall) pour filtrer le trafic
- 2 VPN (Virtual Private Network) pour chiffrer les communications
- 3 Systèmes de détection d'intrusion (IDS/IPS)
- 4 Mise à jour régulière des logiciels et systèmes
Résumé
Points Clés
- Modèle OSI : 7 couches théoriques pour comprendre les réseaux
- Modèle TCP/IP : 4 couches utilisées dans Internet
- Chaque couche a un rôle spécifique dans la communication
- Bus : Coût faible mais vulnérable
- Étoile : Isolation des pannes, facile à gérer
- Anneau : Distribution équitable mais vulnérable
- Mésosage : Tolérance aux pannes mais coûteuse
- Concentrateurs (Hub) : Niveau physique
- Commutateurs (Switch) : Niveau liaison de données
- Routeurs : Niveau réseau
- Serveurs : Fournissent des services aux clients
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences